LVS NAT 搭建环境 lvs部署dr

部署LVS—DR群集

文章目录

• 部署LVS—DR群集

• 一、LVS-DR模式
• 二、DR模式特点

• 1.LVS-DR的优缺点

• 三、LVS-DR模式中的ARP解析问题

• 1.DR模式的问题
• 2.RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

• 四、DR模式LVS负载均衡群集部署示例

• 1.环境准备
• ##### 2.1配置负载调度器(192.168.50.128)

• 2.2配置虚拟IP地址（VIP：192.168.58.188）
• 2.3调整proc响应参数
• 2.4配置负载分配策略

• 3.部署共享存储NFS服务器（192.168.50.188）

• 3.1关闭防火墙，安装NFS

• 2.创建一个站点目录
• 4.部署节点服务器（192.168.50.158、192.168.50.168）

• 4.1关闭防火墙，安装httpd服务
• 4.2创建一个站点文件，并挂载共享目录
• 4.3添加回环网卡
• 4.4调整proc响应参数

• 5.客户机测试

• 五、LVS-DR问题总结

• 1.LVS/DR如何处理请求报文的，会修改IP包内容吗？
• 2.RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？在出口网卡上配置VIP可以吗？
• 3.RealServer为什么要抑制arp帧？
• 4.LVS/DR load balancer（director）与RS为什么要在同一网段中
• 5.为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip（即DIP）？
• 6.director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗？
• 7.RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

• 总结

引言：本篇文章主要讲解了LVS群集中DR模式的搭建及其原理；director分配请求到不同的real server，real server处理请求后直接回应给用户，这样director负载均衡器仅处理客户机与服务器的一半连接。避免了新的性能瓶颈，同样增加了系统的可伸缩性。Direct Routing由于采用物理层（修改MAC地址）技术，因此所有服务器都必须在一个网段中。

一、LVS-DR模式

Director Server作为群集的访问入口，但不作为网关使用，后端服务器池中的Real Server与Director Server在同一个物理网络中，发送给客户机的数据包不需要经过Director Server。为了响应对整个群集的访问，DS（前端负载均衡节点服务器）与RS（后端真实服务器）都需要配置有VIP地址。

每个Real Server上都有两个IP：VIP（负载均衡对外提供访问的 IP 地址）和RIP（负载均衡后端的真实服务器 IP 地址），但是VIP是隐藏的，就是不能提供解析等功能，只是用来做请求回复的源IP的，Director上只需要一个网卡，然后利用别名来配置两个IP：VIP和DIP（负载均衡与后端服务器通信的 IP 地址），在DIR接收到客户端的请求后，DIR根据负载算法选择一台rs sever的网卡mac作为客户端请求包中的目标mac，通过arp转交给后端RS serve处理，后端再通过自己的路由网关回复给客户端

数据包流向分析：
①用户发送请求到Director Server，请求的数据报文（源IP是CIP,目标IP是VIP）到达内核空间

②由于DS和RS在同一个网络中，所以是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IP，此时IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，重新封装数据包，修改源MAC地址为DIP的MAC地址，目标MAC地址为RIP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

④RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址，就接收此报文，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ens33网卡然后向外发出

二、DR模式特点

• Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中
• 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
• Director Server作为群集的访问入口，但不作为网关使用
• 所有的请求报文经由Director Server，但恢复响应报文不能经过Director Server
• 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
• Real Server上的lo接口配置VIP的IP地址

1.LVS-DR的优缺点

**优点：**负载均衡器只负载将请求包分发给物理服务器，而物理服务器将应答包直接发给用户，所以负载均衡器能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡能为超过100台的物理服务器服务，负载均衡器不再是系统的瓶颈，使用VS-DR方式，如果你的负载均衡器拥有100M的全双工网卡的话，就能使整个Virtual Server能达到1G的吞吐量，甚至更高；

**缺点：**这种方式需要所有的DIR和RIP都在同一广播域，不支持异地容灾

三、LVS-DR模式中的ARP解析问题

1.DR模式的问题

• 在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡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网络上，它们都会接收到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

• 对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求

• 使用虚拟接口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

• 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，如ens33
• 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RealServer的MAV地址
• 路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给RealServer，导致Director的VIP失效

解决方法：

①.arp ignore=1:防止网关路由发送ARP广播时调度器和节点服务器都进行响应，导致ARP缓存表混乱，不对非本地物理网卡的ARP请求进行响应，因为VIP是承载lo:0

②.arp_announce=2:系统不使用响应数据的源IP地址（VIP）来作为本机进行ARP请求报文的源ip地址，而使用发送报文的物理网卡IP地址作为ARP请求报文的源地址，这样可以防止网关路由器接收到的源IP地址为VIP的ARP请求报文后的又更新ARP缓存表，导致外网在发送请求时，数据包到达不了调度器

解决ARP两个问题的设置方法

修改 /etc/sysctl.conf 文件

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

2.RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

因为"负载调度机"转发时并不会改写数据包的目的IP，所以"节点服务器"收到的数据包的目的IP仍是"负载调度器"的虚拟服务器IP，为了保证"节点服务器"能够正确处理该数据包，而不是丢弃，必须在"节点服务器"的换回网卡上绑定"负载调度器"的虚拟服务IP，这样"节点服务器"会认为这个虚拟服务IP是自己的IP，自己是能够处理这个数据包，否则"节点服务器"会直接丢弃该数据包！

"节点服务器"上的业务进程必须监听在环回网卡的虚拟服务IP上，且端口必须和"负载调度机"上的虚拟服务端口一致，因为"负载调度机"不会改写数据包的目的端口，所以"节点服务器"服务的监听端口必须和虚拟服务端口一直，否则"节点服务器"会直接拒绝该数据包

“节点服务器"处理完请求后，响应直接会给客户端，不再经过"负载调度机”，因为"节点服务器"收到的请求数据包的源IP是客户端的IP，所以理所当然"节点服务器"的响应会直接回给客户端，而不会再经过"负载调度机"，这时要求"节点服务器"和客户端之间的网络是可达的

"负载调度机"和"节点服务器"须位于同一个子网，因为"负载调度机"在转发过程中需要改写数据包的MAC为"节点服务器"的MAC地址，所以要能够查询到"节点服务器"的MAC，而要获取到"节点服务器"的MAC，则需要保证二者位于一个子网，否则"负载调度机"只能获取到”节点服务器“网关的MAC地址

四、DR模式LVS负载均衡群集部署示例

1.环境准备

DR 服务器：192.168.50.128
web 服务器1：192.168.50.158
web 服务器2：192.168.50.168
vip（虚拟回环）：192.168.50.188
NFS服务器:192.168.50.198
客户端：192.168.50.100

##### 2.1配置负载调度器(192.168.50.128)

关闭防火墙、安装ipvsadm工具
systmctl stop firewalld.service
setenforce 0
yum -y install ipvsadm

2.2配置虚拟IP地址（VIP：192.168.58.188）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0

vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.50.188
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.50.188 dev ens33:0
或者
ifconfig ens33:0 192.168.223.200 netmask 255.255.255.255 (临时)

2.3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
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	读取文件配置

2.4配置负载分配策略

modprobe ip_vs		加载模块
cat /proc/net/ip_vs		查看版本

配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service 

清空ipvsadm，重新配置策略
ipvsadm -C
 ipvsadm -A -t 192.168.50.188:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.50.188:80 -r 192.168.50.158:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.50.188:80 -r 192.168.50.168:80 -g

ipvsadm
ipvsadm -ln	查看节点状态，Route代表 DR模式

3.部署共享存储NFS服务器（192.168.50.188）

3.1关闭防火墙，安装NFS

systemctl stop firwalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind

2.创建一个站点目录

cd /opt/
mkdir boss
 mkdir zxc
chmod 777 /opt/boss/
chmod 777 /opt/zxc/

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/boss 192.168.50.0/24(rw,sync)
/opt/zxc 192.168.50.0/24(rw,sync)

4.部署节点服务器（192.168.50.158、192.168.50.168）

web1和web2配置方法相同

4.1关闭防火墙，安装httpd服务

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
yum install httpd -y
systemctl start httpd

4.2创建一个站点文件，并挂载共享目录

mount.nfs 192.168.50.198:/opt/liy /var/www/html
echo 'this is boss' > /var/www/html/index.html
showmount -e 192.168.50.198

4.3添加回环网卡

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.50.188
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 192.168.50.188 dev lo:0    #添加VIP本地访问路由，将访问VIP的数据限制在本地，以避免通信紊乱

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.50.188 dev lo:0

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

4.4调整proc响应参数

vim /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

sysctl -p

5.客户机测试

在客户端使用浏览器访问192.168.50.150；过一会刷新一下

五、LVS-DR问题总结

1.LVS/DR如何处理请求报文的，会修改IP包内容吗？

vs/dr本身不会关系IP层以上的信息，即使是端口号也是tcp/ip协议栈瞿判断是否正确，vs/dr本身主要做这么几个是

• 接收client的请求，根据你设定的负载均衡算法选取一台realserver的ip；
• 以选取的这个ip对应的mac地址作为目标mac，然后重新将IP包封装成帧转发给这台RS；
• 在hash table中记录连接信息

vs/dr做的事情很少，也很简单，所以它的效率很高，不必硬件负载均衡设备差多少，数据包、数据帧的大致流向是这样的：client–>VS–>RS–>client

2.RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？在出口网卡上配置VIP可以吗？

既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包，首先必须要让RS能接收到这个包，在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client，不可以将VIP设置在出口网卡上，否则会响应客户端的arp request，造成client/gateway arp table紊乱，以至于整个load balance都不能正常工作

3.RealServer为什么要抑制arp帧？

我们指定抑制arp帧需要在server上执行以下命令。如下
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

因为arp对逻辑口没有意义，实际上起作用的只有以下两条:
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
 echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 即对所有的物理网卡设置arp仰制。对仰制所有的物理网卡设置arp仰制是为了让CIP发送的请求顺利转交给DIR以及防止整个LVS环境arp表混乱，不然容易导致整个lvs不能工作。

4.LVS/DR load balancer（director）与RS为什么要在同一网段中

lvs/dr它是在数据链路层来实现的，即RIP必须能够接受到DIR的arp请求，如果不在同一网段则会隔离arp，这样arp请求就不能转发到指定的RIP上，所以director必须和RS在同一网段里面。

5.为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip（即DIP）？

如果是用了keepalived等工具做HA或者Load Balance,则在健康检查时需要用到DIP。 没有健康检查机制的HA或者Load Balance则没有存在的实际意义。

6.director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗？

lvs/dr里，director的vip的netmask 没必要设置为255.255.255.255，director的vip本来就是要像正常的ip地址一样对外通告的,不要搞得这么特殊。

7.RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

因为“负载调度机”转发时并不会改写数据包的目的IP，所以“节点服务器”收到的数据包的目的IP仍是“负载调度器”的虚拟服务IP。为了保证“节点服务器”能够正确处理该数据包，而不是丢弃，必须在“节点服务器”的环回网卡上绑定“负载调度器”的虚拟服务IP。这样“节点服务器”会认为这个虚拟服务IP是自己的IP，自己是能够处理这个数据包的。否则“节点服务器”会直接丢弃该数据包！

“节点服务器”上的业务进程必须监听在环回网卡的虚拟服务IP上，且端口必须和“负载调度机”上的虚拟服务端口一致。因为“负载调度机”不会改写数据包的目的端口，所以“节点服务器”服务的监听端口必须和虚拟服务端口一致，否则“节点服务器”会直接拒绝该数据包。

“节点服务器”处理完请求后，响应直接回给客户端，不再经过“负载调度机”。因为“节点服务器”收到的请求数据包的源IP是客户端的IP，所以理所当然“节点服务器”的响应会直接回给客户端，而不会再经过“负载调度机”。这时候要求“节点服务器”和客户端之间的网络是可达的。

“负载调度机”和“节点服务器”须位于同一个子网。因为“负载调度机”在转发过程中需要改写数据包的MAC为“节点服务器”的MAC地址，所以要能够查询到“节点服务器”的MAC。而要获取到“节点服务器”的MAC，则需要保证二者位于一个子网，否则“负载调度机”只能获取到“节点服务器”网关的MAC地址。

总结

本篇主要介绍了LVS-DR的工作原理、数据流向，并对其中出现的问题进行解释以及解决方法，介绍了LVS-DR的特点及优缺点，以及部署内网LVS-DR