LVS-DR工作原理

1.数据包流向分析

第一步：客户端发送请求到Director Server（负载均衡器），请求的数据报文到达内核空间。

• 数据报文
  • 源IP---------客户端IP
  • 目标IP -------- VIP
  • 源MAC -------- 客户端MAC
  • 目标MAC -------- Director Server 的MAC

第二步：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为集群服务，是集群服务就重新封装数据包。然后将数据包发送给根据负载均衡算法选择的Real Server。（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。）

• 数据报文
  • 源IP ---------- 客户端IP
  • 目标IP ---------- VIP
  • 源MAC ---------- Direvtor Server 的MAC
  • 目的MAC ---------- Real Server 的MAC

第三步：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，将响应报文通过lo接口传送给物理网卡然后向外发出。

• 数据报文
  • 源IP --------- VIP
  • 目标IP --------- 客户端IP
  • 源MAC --------- Real Server 的MAC
  • 目的MAC --------- 客户端MAC

第四步：通过交换机和路由器将响应报文传送到客户端。客户端收到回复报文，得到想要的服务，但是不会知道是哪台服务器处理的。

DR模式的特点

• 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，但回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。

LVS-DR中的ARP问题

• 在LVS-DR负载均衡中，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地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱

1. 当ARP广播发送到LVS－DR集群时，因为负载均衡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

2. 只有前端的负载均衡器进行响应广播，节点服务器不应该响应ARP广播

• 对节点服务要求进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求
  ① 使用虚接口lo:0承载VIP地址
  ② 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请求包的源IP地址，而不使用发送接口的IP地址
• 路由去接收到ARP请求时，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MAC地址

问题一：

• 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。
  • 解决思路：
    • 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。
  • 解决方法：
  • 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

问题二：

• 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RealServer的MAC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：
  • 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。

解决ARP的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
复制代码

LVS负载均衡DR模式群集部署

搭建环境：

1.部署共享存储

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /opt/test1
mkdir /opt/test2

chmod 777 /opt/test1
chmod 777 /opt/test2

vim /etc/exports
/opt/test1 192.168.235.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.235.0/24(rw,sync)

exportfs -rv
复制代码

2.配置节点服务器 Web节点服务器1：ens33：192.168.235.20 lo:0 (VIP)：192.168.235.100
Web节点服务器2：ens33：192.168.235.30 lo:0 (VIP)：192.168.235.100
接下来是两台服务器相同的配置

（1）配置虚拟地址（vip：192.168.235.100）

#此地址仅用做发送 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有记录，将访问 VIP 的数据限制在本地，以避免通信紊乱。

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.235.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

ifup lo:0
ifconfig lo:0

#设置临时的路由，重启失效；禁锢路由
route add -host 192.168.235.100 dev lo:0
#查看路由
route -n

#开机自动添加路由，生产环境应该用这个
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.163.100 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
复制代码

（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

yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
复制代码

下面两个服务器设置有点不一样了
Web节点服务器1：ens33：192.168.235.20 lo:0 (VIP)：192.168.235.30

showmount -e 192.168.235.40

mount.nfs 192.168.235.40:/opt/test1 /var/www/html
echo 'this is test1 web!' > /var/www/html/index.html
复制代码

Web节点服务器2：ens33：192.168.235.30 lo:0 (VIP)：192.168.235.100

showmount -e 192.168.235.40

mount.nfs 192.168.235.40:/opt/test2 /var/www/html
echo 'this is test2 web!' > /var/www/html/index.html
复制代码

3.配置负载调度器

负载调度器：192.168.235.10 lo：0（VIP）：192.168.235.100
（1）关防火墙，加载ip_vs模块

systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

#加载ip_vs模块，并安装ipvsadm工具
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm
复制代码

（2）配置虚拟IP地址（VIP：192.168.235.100）

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.235.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
复制代码

（3）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，应该关闭Linux 内核的重定向参数响应，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
复制代码

（4）调整负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm.service

#清除原有策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.235.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.235.100:80 -r 192.168.235.20:80 -g #如果这里是隧道模式，直接将-g替换成-i即可
ipvsadm -a -t 192.168.235.100:80 -r 192.168.235.30:80 -g

#查看节点状态，Route代表 DR模式
ipvsadm -ln
复制代码

4.测试验证

在客户端访问 http://192.168.163.100/， 刷新测试负载均衡是否成功

再下一次就是节点一提供服务，两个服务器轮流提供网页服务