集群（二）——LVS负载均衡集群-DR模式-Keepalived

一、LVS-DR数据包流量分析（同一局域网）

客户端向目标VIP发送请求，负载均衡器接收
负载均衡器根据负载均衡算法选择后端真实服务器，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为后端真实服务器的MAC地址，然后在局域网上发送
后端真实服务器收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（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
客户端将收到回复报文。客户端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，则报文通过路由器经由 internet 返回给用户

二、LVS-DR中的ARP问题

1、在LVS-DR负载均衡集样中，负载均衡与节点服务器都要配置相同的VIP地址。

2、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。

3、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 的ARP请求

4、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。

5、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

6、路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

7、原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

8、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。

三、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

四、LVS-DR处理问题后的流量分析

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I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。

五、LVS-DR 特性

1、Director Server和Real Server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。
6、Real Server上的10接口配置VIP的IP地址。

六、Keepalived

1、Keepalived

支持故障自动切换（Failover）
支持节点健康状态检查（Health Checking）

判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当 master 故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切换回 master 节点。

2、Keepalived实现原理剖析

1、keepalived采用VRRP热备份协议实现Linux 服务器的多机热备功能
2、VRRP（虚拟路由冗余协议）是针对路由器的一种备份解决方案。
3、由多台路由器组成一个热备份组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务
4、每个热备组内同时只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态
5、若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务

七、案例：LVS-DR-Keepalived部署

1、环境准备

服务器	IP地址配置	需要的工具
主负载调度器（Director1）		ipvsadm、keepalived
备负载调度器（Director2）		ipvsadm、keepalived
web服务器1		rpcbind、httpd
web服务器2		rpcbind、httpd
centos客户端		web浏览器
centos客户端		web浏览器

2、LVS调度服务器配置（主-备）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs     #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs  #查看ip_vs版本信息

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.184.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

#调整proc响应参数
#由于LVS负载均衡器和各节点需要共用vip地址，应该关闭linux内核的重定向响应参数，不充当路由器（转发、重定向）
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

vim /opt/dr.sh
#!/bin/bash
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.184.10:80 -s rr       #这里指定的虚拟IP为ens33网卡ip，重启keepliaved后会自动绑定虚拟网卡
ipvsadm -a -t 192.168.184.10:80 -r 192.168.184.40:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.184.10:80 -r 192.168.184.50:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -Lnc

1、配置负载调度器（192.168.159.130、192.168.159.131相同）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

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

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.159.130:80 -s rr       #这里指定的虚拟IP为ens33网卡ip，重启keepliaved后会自动绑定虚拟网卡
ipvsadm -a -t 192.168.159.130:80 -r 192.168.184.14:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.159.130:80 -r 192.168.184.11:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln

2、部署NFS共享服务器(192.168.159.6)

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/zc
mkdir /opt/haha

chmod 777 /opt/zc
chmod 777 /opt/haha

vim /etc/exports
/opt/zc 192.168.159.0/24(rw,sync)
/opt/haha 192.168.159.0/24(rw,sync)

exportfs -rv

2、配置节点服务器

两台相同（192.168.159.3、192.168.159.4）

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install httpd
systemctl start httpd

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.184.188
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0

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

Web-Server1（192.168.159.14）

showmount -e 192.168.159.6
mount.nfs 192.168.159.6:/opt/zc /var/www/html
echo 'this is zc web!' > /var/www/html/index.html

Web-Server2（192.168.159.11）

mount.nfs 192.168.159.6:/opt/haha /var/www/html
echo 'this is haha web!' > /var/www/html/index.html

3、配置keeplived（主、备DR服务器上都要设置）

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
vim keepalived.conf
......
global_defs {						#定义全局参数

10行修改，邮件服务指向本地　　

smtp_server 127.0.0.1

12行修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02　　

12行修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02

14行修改，vrrp_strict：严格遵守VRRP协议。下列情况将会阻止启动Keepalived：1. 没有VIP地址。2. 单播邻居。3. 在VRRP版本2中有IPv6地址。　　

#vrrp_strict						#加注释

}
vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数

20行修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP　　

state MASTER

21行修改，指定承载vip地址的物理接口　　

priority 100
advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
auth_type PASS				    #认证类型

27行修改，指定验证密码，主备服务器保持一致　　

auth_pass 123123
}

virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
192.168.184.188
}
}

34行修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数　　

virtual_server 192.168.184.188 80 {
delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)

37行修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)　　

lb_kind DR
persistence_timeout 50			#连接保持时间(秒)
protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议

41行修改，指定第一个Web节点的地址、端口　　

real_server 192.168.184.40 80 {
weight 1						#节点的权重

43行删除，添加以下健康检查方式　　

	    TCP_CHECK {
		connect_port 80			#添加检查的目标端口
		connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
		nb_get_retry 3			#添加重试次数
		delay_before_retry 4	#添加重试间隔
	}
}

real_server 192.168.184.50 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
    weight 1
    TCP_CHECK {
		connect_port 80
		connect_timeout 3
		nb_get_retry 3
		delay_before_retry 4
	}
}
}

删除后面多余的配置　　

systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33				#查看虚拟网卡vip

4、客户机访问

访问192.168.184.159，隔一段时间进行刷新，轮询显示

将主调度服务器keepalived服务关闭，再次验证

posted @ 2021-08-23 11:38 青山不改水长流阅读(214) 评论(0) 收藏举报

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