LVS 负载均衡群集(LVS-DR 理论+实战部署)

一、LVS-DR 工作原理

1.1、LVS-DR 模式概述

负载均衡群集工作模式–直接路由(Direct Routing)
简称DR模式,采用半开放式的网络结构,与TUN模式的结构类似,但各节点并不是分散在各地,而是与调度器位于同一个物理网络
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接,不需要建立专用的IP隧道
在这里插入图片描述

1.2、分析LVS-DR 数据包流向

(1)
为方便进行原理分析,将 Client与群集机器放在同一网络中,数据包流经的路线为1-2-3-4
在这里插入图片描述
(2)
Client向目标VIP发出请求, Director(负载均衡器)接收。此时IP包头及数据帧头信息为:
在这里插入图片描述
(3)
Director根据负载均衡算法选择 Realserver_1,不修改也不封装IP报文,而是将数据帧的MAC地址改为RealServer_1的MAC地址,然后在局域网上发送。IP包头及数据帧头信息如下:
在这里插入图片描述
(4)
RealServer_1收到这个帧,解封装后发现目标IP与本机匹配( RealServer事先绑定了VIP),于是处理这个报文。随后重新封装报文,发送到局域网。此时IP包头及数据帧头信息为:
在这里插入图片描述
(5)
Client将收到回复报文。 Client认为得到正常的服务,而不会知道是哪一台服务器处理的

注意:如果跨网段,那么报文通过路由器经由 terne返回给用户
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1.3、LVS-DR 中存在的ARP 问题

(1)
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
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(2)
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

当一个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的,它们都会接收到ARP广播
此时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
在这里插入图片描述

(3)
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的ARP请求
在这里插入图片描述

(4)
RealServe返回报文(源IP是VIP)经路由器转发,在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(例如ens33)的IP地址
在这里插入图片描述
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(5)
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RealServer的MAC地址
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(6)
此时新来的请求报文,路由器根据ARP表项,会将该报文转发给RealServer,从而导致 Director的VIP失效
在这里插入图片描述

1.4、解决方法

修改/etc/sysctl.conf文件
对节点服务器进行处理,使其不响应针对VIP的ARP请求
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
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

二、LVS-DR 实战部署

2.1、实验环境

VMware软件
一台centos7作为LVS,并采用虚接口。ip地址分别为192.168.100.21 ; 192.168.100.100

两台centos7作为Apache服务器,ip地址分别为192.168.100.22 ;192.168.100.23

一台centos7作为NFS存储,ip地址为192.168.100.24

注意:ip地址网络部分配置出现问题分可留言

2.2、实验目的

真机访问192.168.100.100的网址,通过DR模式漂移地址,轮询的访问到Apache1和Apache2主机
搭建出nfs网络文件存储服务,实验负载均衡

2.3、实验过程

2.3.1、配置负载调度器

2.3.1.1、配置虚拟IP地址(VIP)

[[email protected] ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[[email protected] network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
[[email protected] network-scripts]# vi ifcfg-ens33:0
NAME=ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.100
NETMASK=255.255.255.255
[[email protected] network-scripts]# ifup ifcfg-ens33:0
[[email protected] network-scripts]# ifconfig
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.21  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
        inet6 fe80::3069:1a3d:774b:18f  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:11:0d:16  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 1170  bytes 110973 (108.3 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 683  bytes 81523 (79.6 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

ens33:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.100  netmask 255.255.255.255  broadcast 192.168.100.100
        ether 00:0c:29:11:0d:16  txqueuelen 1000  (Ethernet)

        省略部分内容

2.3.1.2、调整/proc响应参数

对于 DR 群集模式来说,由于 LVS 负载调度器和各节点需要共用 VIP 地址,应该关闭 Linux 内核的重定向参数响应
服务器不是一台路由器,那么它不会发送重定向,所以可以关闭该功能

[[email protected] network-scripts]# vi /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

[[email protected] network-scripts]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

2.3.1.3、配置负载分配策略

[[email protected] ~]#yum -y install ipvsadm
[[email protected] /]# ipvsadm -v
[[email protected] ~]# modprobe ip_vs
[[email protected] ~]# cat /proc/net/ip_vs
[[email protected] ~]# ipvsadm -A -t 192.168.100.100:80 -s rr
[[email protected] ~]# ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.100.22:80 -g -w 1
[[email protected] ~]# ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.100.23:80 -g -w 1
[[email protected] ~]# ipvsadm-save > /opt/ipvsadm
[[email protected] ~]# cat /opt/ipvsadm
-A -t localhost.localdomain:http -s rr
-a -t localhost.localdomain:http -r 192.168.100.22:http -g -w 1
-a -t localhost.localdomain:http -r 192.168.100.23:http -g -w 1

2.3.2、配置节点服务器

2.3.2.1、存储服务器配置(192.168.100.24)

首先查看nfs-utils 和rpcbind 是否安装,若没有用yum安装即可
安装好后启动两个服务

[[email protected] ~]# systemctl start nfs
[[email protected] ~]# systemctl start rpcbind
[[email protected] ~]# mkdir /opt/51xit /opt/52xit
[[email protected] ~]# vi /etc/exports
/opt/51xit 192.168.100.0/24(rw,sync)
/opt/52xit 192.168.100.0/24(rw,sync)
[[email protected] ~]# systemctl restart rpcbind
[[email protected] ~]# systemctl restart nfs
[[email protected] ~]# systemctl enable nfs
[[email protected] ~]# systemctl enable rpcbind
[[email protected] ~]# echo "this is www.51xit.top" > /opt/51xit/index.html
[[email protected] ~]# echo "this is www.52xit.top" > /opt/52xit/index.html

2.3.2.2、配置虚拟IP地址(VIP)(192.168.100.22和192.168.100.23)

防火墙和核心防护均关闭,查看是否安装nfs-utils

[[email protected] ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[[email protected] network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[[email protected] network-scripts]# vi ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.100.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

[[email protected] network-scripts]# ifup lo:0
[[email protected] network-scripts]# ifconfig
        省略部分内容
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.100.100  netmask 255.255.255.255
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        省略部分内容
[[email protected] network-scripts]# vi /etc/rc.local 
/sbin/route add -host 192.168.100.100 dev lo:0

[[email protected] network-scripts]# route add -host 192.168.100.100 dev lo:0     

2.3.2.3、调整/proc响应参数

[[email protected] network-scripts]# vi /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

[[email protected] network-scripts]# sysctl -p

前面配置两台节点服务器都一样

2.3.2.4、安装httpd 挂载测试页

下面分别挂载两台节点服务器


[[email protected] ~]# showmount -e 192.168.100.24
Export list for 192.168.100.24:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
[[email protected] ~]# yum -y install httpd
[[email protected] ~]# mount 192.168.100.24:/opt/51xit /var/www/html/
[[email protected] ~]# vi /etc/fstab 

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Thu Aug  6 12:23:03 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/centos-root /                       xfs     defaults        0 0
UUID=a1c935eb-f211-43a5-be35-2a9fef1f6a89 /boot                   xfs     defaults        0 0
/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0
192.168.100.24:/opt/51xit/ /var/www/html/ nfs defaults,_netdev 0 0
[[email protected] ~]# systemctl start httpd

测试登录是否正常
在这里插入图片描述

[[email protected] ~]# showmount -e 192.168.100.24
Export list for 192.168.100.24:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
[[email protected] ~]# yum -y install httpd
[[email protected] ~]# mount 192.168.100.24:/opt/52xit /var/www/html/
[[email protected] ~]# vi /etc/fstab 

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Thu Aug  6 12:23:03 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/centos-root /                       xfs     defaults        0 0
UUID=a1c935eb-f211-43a5-be35-2a9fef1f6a89 /boot                   xfs     defaults        0 0
/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0
192.168.100.24:/opt/52xit/ /var/www/html/ nfs defaults,_netdev 0 0
[[email protected] ~]# systemctl start httpd

测试登录是否正常
在这里插入图片描述

2.4、验证

真机浏览器输入192.168.100.100
在这里插入图片描述
重新输入一遍
在这里插入图片描述
验证成功

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