群集负载均衡搭建--LVS-DR群集部署

前言

一：LVS-DR工作原理

1.1：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
  • 

1.2：如何分析LVS-DR数据包流向？

• 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

• 

  • 1.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：

  

  • 2 .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：

  

  • 3.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：.

  • 

  • 4.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

  1.3：LVS-DR中存在的ARP问题

  • 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

  • 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

  • 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

    • 

  • 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

    • 

  • 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

    • 

    • 

    • 解决办法

      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

  3.4：解决上述两个ARP问题的方法

  • 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部署

2.1：实验环境

• 为了进一步提高公司网站的负载能力，公司决定扩展现有的网站平台，基于LVS构筑负载均衡群集。考虑到群集的访问效率，管理员准备采用LVS群集的DR模式，共享存储设备存放在内部专有网络中
• LVS1：192.168.100.100
• LVS2：192.168.100.110
• Web1：192.168.100.200
• Web2：192.168.100.222
• VIP=192.168.100.10
• Win 10 ：192.168.100.50

2.2：实验拓扑图

2.3：实验目的

• win10客户机通过访问lvs调度器漂移IP地址可以成功访问web节点服务器内容

2.4：实验过程

2.4.1：调度器配置

• 两台LVS服务器都安装工具包

  [root@lvs1 ~]# yum install keepalived ipvsadm -y	'//keepalived：双机热备要用到的，ipvsadm：调度管理要用'
  [root@lvs2 ~]# yum install keepalived ipvsadm -y
  

• 两台LVS服务器都开启路由转发，关闭重定向

  [root@lvs1 ~]# vim /etc/sysctl.conf 
  '//尾行插入下段配置'
  net.ipv4.ip_forward = 1
  net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
  net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
  net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
  [root@lvs1 ~]# sysctl -p	'//重载配置，使之生效'
  net.ipv4.ip_forward = 1
  net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
  net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
  net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
  
  

• 两台LVS服务器都创建脚本便于service管理

  [root@lvs1 network-scripts]# vim /etc/init.d/dr.sh
  '//编辑以下脚本内容'
  #!/bin/bash
  GW=192.168.100.1
  VIP=192.168.100.10   ##虚拟ip
  RIP1=192.168.100.200 ##真实web服务器ip
  RIP2=192.168.100.222
  case "$1" in
  start)
                  /sbin/ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm  ##保存配置
                  systemctl start ipvsadm  ##启动服务
                  /sbin/ifconfig ens33:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP up  
  ##设置ens33:0地址，广播地址，子网掩码，并开启
                  /sbin/route add -host $VIP dev ens33:0  ##添加路由网段信息
                  /sbin/ipvsadm -A -t $VIP:80 -s rr ##指定虚拟服务访问入口，指定轮询算法
                  /sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP1:80 -g ##指定真实服务器，dr模式
                  /sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP2:80 -g
                  echo "ipvsadm starting --------------------[ok]"
                  ;;
  stop)
                  /sbin/ipvsadm -C   ##清空缓存
                  systemctl stop ipvsadm  ##关闭服务
                  ifconfig ens33:0 down  ##关闭接口
                  route del $VIP   ##删除路由信息
                  echo "ipvsamd stoped----------------------[ok]"
                   ;;
  status)
                  if [ ! -e /var/lock/subsys/ipvsadm ];then  ##判断文件存在与否决定状态
                  echo "ipvsadm stoped---------------"
                  exit 1
                                  else
                                  echo "ipvsamd Runing ---------[ok]"
                  fi
                  ;;
  *)
                  echo "Usage: $0 {start|stop|status}"
                  exit 1
  esac
  exit 0
  [root@lvs1 network-scripts]# chmod +x /etc/init.d/dr.sh 
  
  

• 两台LVS服务器都修改网卡为仅主机模式

  

• 两台LVS服务器都为ens33配置IP地址、ens33:0配置ⅥP地址

  [root@lvs1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
  [root@lvs1 network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0	
  [root@lvs1 network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0	'//配置虚拟ip地址'
  '//删除原本内容，添加以下配置'
  DEVICE=ens33:0
  ONBOOT=yes
  IPADDR=192.168.100.10
  NETMASK=255.255.255.0
  [root@lvs1 network-scripts]# vim ifcfg-ens33
  '//...省略内容，修改为static'
  BOOTPROTO=static
  '//...省略内容，尾行添加内容'
  IPADDR=192.168.100.100
  NETMASK=255.255.255.0
  GATEWAY=192.168.100.1
  [root@lvs2 network-scripts]# vim ifcfg-ens33
      '//注意lvs2的IP地址为192.168.100.110'
  IPADDR=192.168.100.110
  

• 两台LVS服务器都重启各项配置

  [root@lvs1 network-scripts]# systemctl restart network
  [root@lvs1 network-scripts]# ifup ens33:0
  [root@lvs1 network-scripts]# service dr.sh start
  ipvsadm starting --------------------[ok]
  [root@lvs1 network-scripts]# systemctl stop firewalld.service 
  [root@lvs1 network-scripts]# setenforce 0
  

2.4.2：配置两台节点IP地址绑定VIP

• LVS-DR中，两台节点服务器要配置绑定VIP地址

• VIP地址仅用作Web响应数据包的源地址，并不监听客户机的访问请求

• 都修改为仅主机模式

  

• 两台节点服务器为ens33配置IP地址，为lo：0配置VIP地址

  [root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
  [root@web1 network-scripts]# cp -p ifcfg-lo ifcfg-lo:0
  [root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
  DEVICE=lo:0
  IPADDR=192.168.100.10
  NETMASK=255.255.255.0
  ONBOOT=yes
  [root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-ens33
  '//...省略内容，修改为static'
  BOOTPROTO=static
  '//...省略内容，尾行添加内容'
  IPADDR=192.168.100.200
  NETMASK=255.255.255.0
  GATEWAY=192.168.100.1
  '//其中web2服务器修改为192.168.100.222'
  IPADDR=192.168.100.222
  

2.4.3：节点服务器配置抑制ARP响应

• 配置抑制ARP脚本
  [root@web1 network-scripts]# vim /etc/init.d/web.sh
  #!/bin/bash
  VIP=192.168.100.10
                  case "$1" in
                  start)
                                  ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
                                  /sbin/route add -host $VIP dev lo:0
                                  echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore   '//arp忽略'
                                  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 >/dev/null 2>&1
                                  echo "RealServer Start OK "
                                  ;;
                  stop)
                                  ifconfig lo:0 down
                                  route del $VIP /dev/null 2>&1
                                  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore '//arp开启'
                                  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
                                  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
                                  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
                                  echo "RealServer Stopd"
                                  ;;
                  *)
                                  echo "Usage: $0 {start|stop}"
                                  exit 1
                  esac
                  exit 0
  [root@web1 network-scripts]# chmod +x /etc/init.d/web.sh 
  

2.4.4：两台节点服务器配置测试网址

• 在两台节点服务器上安装配置并启用httpd服务器，分别创建测试网页，测试网页内容要不相同，以区别不同的节点服务器

  [root@web1 ~]# yum install httpd -y
  [root@web2 ~]# yum install httpd -y
  [root@web1 ~]# vim /var/www/html/index.html
  <h1>this is web1 web</h1>
  [root@web2 ~]# vim /var/www/html/index.html
  <h1>this is web2 web</h1>
  

• 重启各项服务

  [root@web1 network-scripts]# systemctl restart network
  [root@web1 network-scripts]# ifup lo:0
  [root@web1 network-scripts]# service web.sh start
  RealServer Start OK 
  [root@web1 network-scripts]# systemctl start httpd
  [root@web1 network-scripts]# systemctl stop firewalld.service 
  [root@web1 network-scripts]# setenforce 0
     
  

2.5：实验验证

• 修改win10主机IP地址

  

• 使用win10访问192.168.100.10验证

• 

• 访问成功