大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。
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一、LVS-DR 数据包流向分析
为方便进行原理分析,将 Client 与集群机器放在同一网络中,数据包流经的路线为 1 – 2 – 3 – 4。
Client 向目标 VIP 发出请求,Director(负载均衡器)接收
- 此时源 MAC 地址为 Client 的 MAC 地址
- 目标 MAC 地址为调度器 Director 的 MAC 地址
Director 根据负载均衡算法选择 RealServer
- 不修改也不封装 IP 报文,而是将数据帧的 MAC 地址改为 RealServer 的 MAC 地址,然后在局域网上发送
- 此时源 MAC 地址为 Director 的 MAC 地址,目的 MAC 地址为 RealServer 的 MAC 地址
RealServer 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,将响应报文通过 lo 接口传送给物理网卡然后向外发出
- 此时源 MAC 地址为 RealServer 的 MAC 地址,目的 MAC 地址为 Client 的 MAC 地址
Client 将收到回复的报文
- 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
- 如果跨网段,则报文通过路由器会经由 Internet 返回给用户
二、LVS-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 Real 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 地址。
三、LVS-DR 中的 ARP 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,这样会引起一些问题
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
- 设置只有前端的负载均衡器进行响应,其他节点服务器均不响应 ARP 广播
//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)
响应报文的源 IP
- 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
- 且发送 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 RealServer 的 MAC 地址,而路由器根据 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)
通过修改内核参数解决 ARP 的两个问题
#修改 /etc/sysctl.conf 文件,末行添加如下内容
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
参数详解:
arp_ignore = 1
防止网关路由器发送 ARP 广播时,调度器和节点服务器都进行相应,导致 ARP 缓存表的紊乱,不对非本地物理网卡 IP 的 ARP 请求进行响应,因为 VIP 是承载在 lo:0。
arp_announce = 2
系统不使用响应数据包的源 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 IP 地址,
这样可以防止网关路由器接收到源 IP 地址为 VIP 的 ARP 请求报文后又更新 ARP 缓存表,导致外网再发送请求时,数据包到不了调度器。
四、部署 LVS-DR 负载均衡集群
1. 案例背景
为了进一步提高公司的负载能力,公司决定扩展现有的网站平台,基于 LVS 构建负载均衡集群。考虑到集群的访问效率,管理员准备采用 LVS 集群的 DR 模式,共享存储设备位于内部专有网络中。
2. 架构概述
- 在 DR 模式的群集中,LVS 负载调度器作为群集的访问入口,但不作为网关使用
- 服务器池中的所有节点都各自接入 Internet,发送给客户机的 Web 响应数据包不需要经过 LVS 负载调度器
- 这种方式入站、出站访问数据被分别处理,因此 LVS 负载调度器和所有节点服务器都需要配置有 VIP 地址,以便响应应对整个群集的访问
- 考虑到数据存储的安全性,共享存储设备会放在内部的专用网络内
3. 安装环境
- 宿主机:Win10 专业工作站版本
- VMware Pro 16
- CentOS 7
- 网络适配器:均为 NAT 模式
- 网卡配置:均为静态获取 IP
- YUM 源:本地
服务器 | IP |
---|---|
DR 服务器 | 192.168.10.20 |
VIP | 192.168.10.25 |
Web 服务器 1 | 192.168.10.30 |
Web 服务器 2 | 192.168.10.40 |
NFS 服务器 | 192.168.10.50 |
4. 正式部署
(1) 配置负载调度器
192.168.10.20
加载 LVS 内核模块
systemctl stop firewalld.service && systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm
配置虚拟地址(VIP)
采用虚接口的方式为网卡绑定 VIP 地址,以便响应群集访问
cd /etc/sysconfig/network-scripts/ && cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
echo > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
cat > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0 <<EOF DEVICE=ens33:0 ONBOOT=yes IPADDR=192.168.10.25 NETMASK=255.255.255.255 EOF
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
调整 proc 响应参数
对于 DR 集群来说,由于由于 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
cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF 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 EOF
sysctl -p #使配置生效
配置负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm && systemctl enable ipvsadm
ipvsadm -C
#清除原有策略
ipvsadm -A -t 192.168.10.25:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.25:80 -r 192.168.10.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.10.25:80 -r 192.168.10.40:80 -g
#若使用隧道模式,则结尾处 -g 替换为 -i
ipvsadm
ipvsadm -ln
#查看节点状态,Route 代表 DR 模式
(2) 配置 NFS 共享存储
192.168.10.50
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
yum install -y nfs-utils rpcbind
systemctl start nfs && systemctl enable nfs
systemctl start rpcbind && systemctl enable rpcbind
mkdir /opt/test1 /opt/test2
chmod 777 /opt/test1/ /opt/test2/
cat > /etc/exports <<EOF /usr/share *(ro,sync) /opt/test1 192.168.10.0/24(rw,sync) /opt/test2 192.168.10.0/24(rw,sync) EOF
exportfs -rv
showmount -e
(3) 配置 WEB 节点服务器
192.168.10.30
192.168.10.40
使用 DR 模式时,WEB 节点服务器也需要配置 VIP 地址,并调整内核的 ARP 响应参数以组织更新 VIP 的 MAC 地址,避免发生冲突
除此之外,Web 服务的配置与 NAT 方式类似
① WEB1
准备
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
#为了模拟内网环境,可将两个 WEB 节点服务器的网关和 DNS 注释掉后重启网卡
#如果有网关服务器则指向网关服务器
#需要下载软件使用本地 YUM 仓库
配置虚拟 IP 地址
#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
echo > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
cat > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0 <<EOF DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.10.25 NETMASK=255.255.255.255 ONBOOT=yes EOF
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.10.25 dev lo:0
route -n
cat >> /etc/rc.local <<EOF /sbin/route add -host 192.168.10.25 dev lo:0 EOF
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
cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF 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 EOF
sysctl -p
挂载共享目录
yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind && systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd && systemctl enable httpd
mount.nfs 192.168.10.50:/opt/test1 /var/www/html/
echo 'Hello test1~' > /var/www/html/index.html
echo "192.168.10.50:/opt/test1 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0" >> /etc/fstab
mount -a
② WEB2
除了共享目录,其他配置同 WEB1
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
cd /etc/sysconfig/network-scripts/ && cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
echo > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
cat > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0 <<EOF DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.10.25 NETMASK=255.255.255.255 ONBOOT=yes EOF
ifup lo:0
route add -host 192.168.10.25 dev lo:0
cat >> /etc/rc.local <<EOF /sbin/route add -host 192.168.10.25 dev lo:0 EOF
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF 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 EOF
sysctl -p
yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind && systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd && systemctl enable httpd
mount.nfs 192.168.10.50:/opt/test2 /var/www/html/
echo 'Hello test2~' > /var/www/html/index.html
echo "192.168.10.50:/opt/test2 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0" >> /etc/fstab
mount -a
5. 测试 LVS-DR 集群
- 使用 Win10 作为测试客户端(默认网关指向 VIP),从 Internet 中直接访问 http://192.168.10.25(VIP)
- Windows 10 也用 NAT 模式,同一个网段不能冲突
- 能够看到由真实服务器提供的网页内容。如果各节点的网页不同,则不同客户机看到的网页也不一样(需多刷新几次,等待一会儿)
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/163766.html原文链接:https://javaforall.cn
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