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。

注意：如果跨网段，则报文通过路由器经由Internet返回给用户。

DR模式的特点

（1）Director Server（调度器）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。（RS的网关地址只能指定真实的路由器网关）

（6） Real Server 上的 lo 接口配置VIP的IP地址。

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。

2.2 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。

解决ARP的两个问题的设置方法

修改/etc/sysctl.conf 文件，调整内核的ARP响应参数。

 vim /etc/sysctl.conf     //添加以下四行参数
 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  //刷新配置，读取修改后的配置
 
 #arp_ignore=1 ：使本机系统只响应目的IP为本地物理网卡IP的ARP请求。
 #arp_announce=2：使本机系统不使用即将返回的IP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（物理网卡）的IP作为ARP请求报文源地址。

LVS-DR 负载均衡群集的部署

实验环境：

DR服务器：192.168.20.30/24

两台WEB服务器：192.168.20.20/24，192.168.72.100/24

VIP：192.168.20.200/32

NFS服务器：192.168.20.10/24

客户端：192.168.20.201/24

部署共享服务（NFS服务器：192.168.20.10）

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld.service
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# yum install nfs-utils rpcbind -y

[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind.service
[root@localhost ~]# systemctl start nfs.service
[root@localhost ~]# systemctl enable nfs.service

[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind.service
[root@localhost ~]# mkdir /share/
[root@localhost ~]# cd /share/
[root@localhost share]# mkdir jlx can
[root@localhost ~]# echo 'this is jlx web!' > /share/jlx/index.html
[root@localhost ~]# echo 'this is can web!' > /share/can/index.html
[root@localhost ~]# vim /etc/exports

/share/jlx 192.168.20.0/24(rw,sync)
/share/can 192.168.20.0/24(rw,sync)

--发布共享---
[root@localhost ~]# exportfs -rv
[root@localhost ~]# showmount -e

部署Web节点服务器

1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.20.200）
#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。
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-lo:0

DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.20.200
NETMASK=255.255.255.255           #注意：子网掩码必须全为 1
ONBOOT=yes

[root@localhost network-scripts]# ifup lo:0
[root@localhost network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.20.200  netmask 255.255.255.255
        loop  txqueuelen 1  (Local Loopback)

[root@localhost network-scripts]# route add -host 192.168.20.200 dev lo:0

[root@localhost network-scripts]# vim /etc/rc.local

/sbin/route add -host 192.168.20.200 dev lo:0

[root@localhost network-scripts]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local

（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
[root@localhost ~]# 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

[root@localhost ~]# sysctl -p
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

[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl start httpd

--192.168.20.20--
[root@localhost ~]# mount.nfs 192.168.20.10:/share/jlx /var/www/html/
[root@localhost ~]# cat /var/www/html/index.html 
this is jlx!

--192.168.20.100--
[root@www ~]#mount.nfs 192.168.20.10:/share/can /var/www/html/
[root@www ~]#cat /var/www/html/index.html 
this is can!

--192.168.20.20--

配置负载调度器（192.168.20.100/24）

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm

1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.20.200）
[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0          #若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0
[root@localhost network-scripts]# ifup ens33:0
Determining if ip address 192.168.20.200 is already in use for device ens33...
RTNETLINK answers: File exists
[root@localhost network-scripts]# ifconfig ens33:0
ens33:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        ether 00:0c:29:a8:dd:29  txqueuelen 1000  (Ethernet)

（2）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。
[root@localhost network-scripts]# 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

[root@localhost network-scripts]# sysctl -p
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

（3）配置负载分配策略
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@localhost network-scripts]# systemctl start ipvsadm
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm -C
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm -A -t 192.168.20.200:80 -s rr
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm -a -t 192.168.20.200:80 -r 192.168.20.20:80 -g       #若隧道模式，-g替换为-i
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm -a -t 192.168.20.200:80 -r 192.168.20.100:80 -g
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  localhost.localdomain:http rr
  -> 192.168.20.20:http           Route   1      0          0         
  -> 192.168.20.100:http          Route   1      0          0         
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm -ln       #查看节点状态，Route代表 DR模式
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.20.200:80 rr
  -> 192.168.20.20:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.20.100:80            Route   1      0          0