LVS负载均衡群集—DR直接路由模式(越是不顺的时候,越要沉住气)

目录

前言

一、数据包流向

二、DR模式的特点

三、LVS-DR中的ARP的问题

3.1 问题1

 3.2 问题1解决办法

3.3 问题2

 3.4 问题2解决办法

四、部署LVS-DR直连路由负载均衡群集

4.1 nfs服务器

4.2 负载均衡器

1.加载模块

2.配置虚拟IP地址

 3.调整proc相应参数

 4.配置负载分配策略

 4.3 web服务器1

1.下载http服务并开启

2.配置虚拟IP地址(VIP:192.168.109.188)

3.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

4.挂载NFS

 4.4 web服务器2

 4.5客户端测试

总结


前言

NAT模式:用户通过互联网发送请求,经过路由器转发给调度器,再通过调取器转发给节点服务器,节点服务器收到请求之后,再经过调度器返回给客户端。

DR 模式:用户通过互联网发送请求,经过路由器转发给调度器,再通过调取器转发给节点服务器,节点服务器收到请求之后,直接返回给客户端,不会再经过调度器。

 LVS相关概念和NAT模式配置参考我上一篇文章。https://blog.csdn.net/qq_42327944/article/details/124759102?spm=1001.2014.3001.5501

为了不让节点服务器真实的私网IP地址暴露在公网,会配置一个对应的公网IP地址,客户端通过公网IP访问到节点服务器,如果直接使用服务器的私网地址给客户端访问,数据包回到客户端后对于客户端来说是一个非法数据包,因为返回的源IP就不是原先客户端访问时的目的IP。所以需要给节点服务器和负载均衡器配置相同的VIP地址。

一、数据包流向

(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就是客户端地址是CIP,目标IP是VIP)到达均衡器内核空间。内核转发效率比软件高。

(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(数据帧)。

(3)内核空间判断数据包的目标IP是本机VIP,此时IPVS(TP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节点服务器的MAC地址,源IP地址与目标IP a址没有改变,然后将数据包发送给 Real server节点服务器。

(4)到达RealServer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1o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。客户端收到了正常的服务相应,但不会知道是哪台服务器处理的。

 二、DR模式的特点

(1)Director Server均衡器和Real Server节点服务器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。

三、LVS-DR中的ARP的问题

3.1 问题1

在LVS-DR负载均衡群集中,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,它们都会接收到ARP广播,应该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。

 3.2 问题1解决办法

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:代表系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

3.3 问题2

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,此时路由器的路由表进行更新,VIP的MAC地址由原先的均衡器变为节点服务器,路由器根据ARP表项,会将新来的请求报文转发给节点服务器,导致均衡器的VIP失效,又会造成VIP的紊乱。

源IP

VIP

源MAC

节点服务器的MAC

目的IP

路由器的IP

目的MAC

 3.4 问题2解决办法

对节点服务器进行处理,设置内核参数arp_announce=2:代表不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送ens33接口的IP地址

修改/etc/sysctl.conf文件

#加入如下
#前提节点服务器在lo:0虚接口上承载VIP
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1
#使本机系统只相应目的IP为本地物理网卡IP的ARP请求
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
#使本机系统不使用返回数据包的源地址来作为ARP请求报文的源地址,而采用发送接口的IP作为ARP请求报文源地址
net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

四、部署LVS-DR直连路由负载均衡群集

模拟内网环境下负载均衡群集,web服务为两台http服务

负载均衡器centos7-4 ens33:192.168.109.134 ens33:0:192.168.109.188

web服务器1centos7-2 192.168.109.132

web服务器2centos7-3 192.168.109.133

nfs服务器centos7-1 192.168.109.131

客户端w7:192.168.109.200

VIP:192.168.109.188

#每台机子关闭防火墙和selinux
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

4.1 nfs服务器

centos7-1 192.168.109.131

#下载nfs服务所需的包
yum install nfs-utils.x86_64 rpcbind -y

 

 

 

 

 

 4.2 负载均衡器

centos7-4 192.168.109.134

1.加载模块

modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

2.配置虚拟IP地址

#配置虚拟IP地址(VIP:192.168.109.188)
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.109.188
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

 3.调整proc相应参数

#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

 4.配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm 
systemctl start ipvsadm 
ipvsadm -C 
ipvsadm -A -t 192.168.109.188:80 -s rr  #指定调度算法
ipvsadm -a -t 192.168.109.188:80 -r 192.168.109.132:80 -g    #若隧道模式,-g替换为-i 
ipvsadm -a -t 192.168.109.188:80 -r 192.168.109.133:80 -g    
ipvsadm 
ipvsadm -ln   #查看节点状态,Route代表DR模式

 4.3 web服务器1

centos7-2 192.168.109.132

1.下载http服务并开启

yum install -y httpd
systemctl start httpd
systemctl enable httpd

2.配置虚拟IP地址(VIP:192.168.109.188)

#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1o: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。

[root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web1 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.109.188
NETMASK=255.255.255.255  #注意:子网掩码必须全为1

[root@web1 network-scripts]# ifup lo:0   #开启虚拟网卡
[root@web1 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.109.188  netmask 255.255.255.255
        loop  txqueuelen 1  (Local Loopback)
#临时添加路由
[root@web1 network-scripts]# route add -host 192.168.109.188 dev lo:0
#-host 添加一个主机
#-net添加一个网段
#dev代表出站网卡
[root@web1 network-scripts]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.109.2   0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.109.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
192.168.109.188 0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 lo
192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0

#开机自动加入路由
[root@web1 network-scripts]# vim /etc/rc.local
[root@web1 network-scripts]# cat /etc/rc.local |grep route
/sbin/route add -host 192.168.109.188 dev lo:0
[root@web1 network-scripts]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local

 

 3.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

 4.挂载NFS

[root@web1 ~]# showmount -e 192.168.109.131
Export list for 192.168.109.131:
/opt/nfs/gyq     192.168.109.0/24
/opt/nfs/stevelu 192.168.109.0/24
[root@web1 ~]# mount 192.168.109.131:/opt/nfs/stevelu /var/www/html/
[root@web1 ~]# df -h
文件系统                          容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root            10G  4.9G  5.2G   49% /
devtmpfs                          897M     0  897M    0% /dev
tmpfs                             912M     0  912M    0% /dev/shm
tmpfs                             912M  9.1M  903M    1% /run
tmpfs                             912M     0  912M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                        1014M  179M  836M   18% /boot
tmpfs                             183M   12K  183M    1% /run/user/42
tmpfs                             183M     0  183M    0% /run/user/0
192.168.109.131:/opt/nfs/stevelu   10G  4.9G  5.2G   49% /var/www/html
[root@web1 ~]# cd /var/www/html
[root@web1 html]# ls
index.html
[root@web1 html]# cat index.html 
i am stevelu
[root@web1 html]# 

 

 4.4 web服务器2

centos7-3 192.168.109.133

配置其他与web1相同,只有挂载的nfs目录不同

[root@web2 html]# mount 192.168.109.131:/opt/nfs/gyq /var/www/html/

4.5客户端测试

 

 

 

 可以看到实现了负载均衡


总结

节点服务器

  1. 配置 lo:0 虚拟网卡 承载VIP
  2. 配置route add
  3. 修改内核配置文件 /etc/systl.conf
  4. 安装web应用,准备网页

调度器

  1. 加载模块
  2. 安装ipvsadm工具
  3. 设置虚拟网卡(为了相应ARP请求放在物理网卡上)
  4. 设置内核参数
  5. 负载均衡策略

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