【Linux】LVS负载均衡群集 DR模式

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数据包流向分析

(1)客户端发送请求到 Director Server(负载均衡器),请求的数据报文(源 IP 是 CIP,目标 IP 是 VIP)到达内核空间。
(2)Director Server 和 Real Server 在同一个网络中,数据通过二层数据链路层来传输。
(3)内核空间判断数据包的目标IP是本机VIP,此时IPVS(IP虚拟服务器)比对数据包请求的服务是否是集群服务,是集群服务就重新封装数据包。修改源 MAC 地址为 Director Server 的 MAC地址,修改目标 MAC 地址为 Real Server 的 MAC 地址,源 IP 地址与目标 IP 地址没有改变,然后将数据包发送给 Real Server。
(4)到达 Real Server 的请求报文的 MAC 地址是自身的 MAC 地址,就接收此报文。数据包重新封装报文(源 IP 地址为 VIP,目标 IP 为 CIP),将响应报文通过 lo 接口传送给物理网卡然后向外发出。
(5)Real Server 直接将响应报文传送到客户端。

DR 模式的特点

(1)Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中。
(2)Real Server 可以使用私有地址,也可以使用公网地址。如果使用公网地址,可以通过互联网对 RIP 进行直接访问。
(3)Director Server作为群集的访问入口,但不作为网关使用。
(4)所有的请求报文经由 Director Server,但回复响应报文不能经过 Director Server。
(5)Real Server 的网关不允许指向 Director Server IP,即Real Server发送的数据包不允许经过 Director Server。
(6)Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

LVS-DR中的ARP问题

VIP地址相同导致响应冲突

问题原因:

在LVS-DR负载均衡集群中,负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址,在局域网中具有相同的IP地 址,势必会造成各服务器ARP通信的紊乱。
当ARP广播发送到LVS-DR集群时,因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上,它们都会收到ARP广播。
只有前端的负载均衡器进行响应,其他节点服务器不应该响应ARP广播。

解决方法:

对节点服务器进行处理,使其不响应针对VIP的ARP请求
使用虚接口lo:0承载VIP地址
设置内核参数 arp_ ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP(物理网卡的地址,而不是lo网卡的虚接口地址)的ARP请求。

返回报文时源地址使用VIP,导致网关设备的ARP缓存表紊乱

问题原因:

RealServer返回报文(源IP是VIP)经路由器转发,重新封装报文时,需要先获取路由器的MAC地址。发送ARP请求时,Linux默认使用IP包的源IP地址(即VIP)作为ARP请求包中的源IP地址,而不使用发送接口的IP地址。路由器收到ARP请求后,将更新ARP表项。原有的VIP对应Director的MAC地址,会被更新为VIP对应的Real Server的MAC地址。导致网关设备的ARP缓存表紊乱。
路由器根据ARP表项,会将新来的请求报文转发给Real Server,导致Director的VIP失效。

解决方法:

对节点服务器进行处理,设置内核参数arp_announce=2:系统不使用IP数据包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送接口(物理网卡)的IP地址。

DR模式 LVS负载均衡群集部署

DR 服务器:192.168.142.20
Web 服务器1192.168.142.30
Web 服务器2192.168.142.50
vip:192.168.142.188
客户端:192.168.142.200

配置负载调度器

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

(1)配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.142.188)

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens32 ifcfg-ens32:0				#若隧道模式,复制为ifcfg-tunl0
vim ifcfg-ens32:0
DEVICE=ens32:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.142.188
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens32:0
ifconfig ens32:0

(2)调整 proc 响应参数

#由于 LVS 负载调度器和各节点需要共用 VIP 地址,需要关闭 icmp 的重定向,不充当路由器。
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

(3)配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.142.188:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.142.188:80 -r 192.168.142.30:80 -g			#若隧道模式,-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.142.188:80 -r 192.168.142.40:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln					#查看节点状态,Route代表 DR模式

部署共享存储

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.142.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.142.0/24(rw,sync)

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

配置节点服务器

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

(1)配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.142.188)

#此地址仅用作发送 Web响应数据包的源地址,并不需要监听客户机的访问请求(改由调度器监听并分发)。因此使用虚接口 lo∶0 来承载 VIP 地址,并为本机添加一条路由记录,将访问 VIP 的数据限制在本地,以避免通信紊乱。
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.142.188
NETMASK=255.255.255.255
						#注意:子网掩码必须全为 1

ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.142.188 dev lo:0

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.142.188 dev lo:0

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

(2)调整内核的 ARP 响应参数以阻止更新 VIP 的 MAC 地址,避免发生冲突

vim /etc/sysctl.conf
......
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1			#系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2		#系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送接口的IP地址
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

sysctl -p

或者
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

sysctl -p

yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd

--192.168.142.50---
mount.nfs 192.168.142.40:/opt/ztm /var/www/html
echo 'ztm=xjz' > /var/www/html/index.html

--192.168.142.30---
mount.nfs 192.168.142.40:/opt/ikun /var/www/html
echo 'ztm=ikun' > /var/www/html/index.html

测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.142.188/

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