LVS-DR 工作原理

LVS-DR数据包流向分析

（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是CIP，目标IP是VIP）到达内核空间。

（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。

（3）内核空间判断数据包的目标IP是本机VIP，此时IPVS（IP虛拟服务器）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 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。

（4）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（源IP地址为VIP，目标IP为CIP），将响应报文通过lo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。客户端收到回复报文，认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的。

LVS-DR中的ARP问题

问题一：VIP地址相同导致响应冲突

问题原因：

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。

解决方法：

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：系统只响应目的IP为本地IP（物理网卡的地址，而不是lo网卡的虚接口地址）的ARP请求。

问题二：返回报文时源地址使用VIP，导致网关设备的ARP缓存表紊乱

问题原因：

• 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。
• 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Real Server的MAC地址。导致网关设备的ARP缓存表紊乱。
• 路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给Real Server，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数据包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口（物理网卡）的IP地址。

LVS-DR 负载均衡群集的部署

实验环境：

DR服务器：192.168.10.1/24

两台WEB服务器：192.168.10.10/24，192.168.10.20/24

VIP：192.168.10.103/32

NFS服务器：192.168.10.101/24

客户端：192.168.10.102/24

配置负载调度器 （192.168.10.1）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

配置虚拟 IP 地址 （VIP：192.168.10.103）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0				#若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0
vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.103
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

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

配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.80.188:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.80.188:80 -r 192.168.80.12:80 -g			#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.80.188:80 -r 192.168.80.13:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln					#查看节点状态，Route代表 DR模式

部署共享存储（NFS服务器：192.168.10.101）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/web1 /opt/web2
chmod 777 /opt/web1 /opt/web2

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/web1 192.168.10.0/24(rw,sync)
/opt/web2 192.168.10.0/24(rw,sync)

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

配置节点服务器（192.168.10.10、192.168.10.20）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.10.103）

#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 lo∶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。

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.103
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 192.168.10.103 dev lo:0

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.10.103 dev lo:0

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

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

sysctl -p

web1 节点服务器（192.168.10.10）的测试网页设置：

mount.nfs 192.168.10.101:/opt/web1 /var/www/html
echo 'this is web1!' > /var/www/html/index.html
df

web2 节点服务器（192.168.10.20）的测试网页设置：

mount.nfs 192.168.10.101:/opt/web2 /var/www/html
echo 'this is web2!' > /var/www/html/index.html
df

测试