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文章目录

一、 LVS-DR 工作原理
- 1.1 LVS-DR数据包流向分析
- 1.2 DR模式的特点
二、LVS-DR中的ARP问题
- 2.1 问题一：VIP地址相同导致响应冲突
- 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
- 2.3 解决ARP的两个问题的设置方法
三、LVS-DR 负载均衡群集的部署
- 3.1 部署共享服务（NFS服务器：192.168.72.192）
- 3.2 部署Web节点服务器
- 3.3 配置负载调度器（192.168.72.10/24）
- 3.4 客户机访问测试
总结

一、 LVS-DR 工作原理

1.1 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。

1.2 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。

二、LVS-DR中的ARP问题

2.1 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。

2.3 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 = 2net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2sysctl -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。

三、LVS-DR 负载均衡群集的部署

实验环境：

DR服务器：192.168.72.10/24
两台WEB服务器：192.168.72.30/24，192.168.72.40/24
VIP：192.168.72.200/32
NFS服务器：192.168.72.192/24
客户端：192.168.72.77/24

实验拓扑：

3.1 部署共享服务（NFS服务器：192.168.72.192）

NFS服务器的具体部署过程在上一篇文章中有详细步骤，这里不再赘述。

 #1、关闭防火墙[root@nfs ~]# systemctl disable --now firewalld[root@nfs ~]# setenforce 0#2、安装nfs-utils、rpcbind软件包[root@nfs ~]# yum install nfs-utils rpcbind -y#3、新建共享目录，并创建站点文件[root@nfs ~]# mkdir /share/[root@nfs ~]# cd /share/[root@nfs share]# mkdir tt nn[root@nfs share]# echo "tt is a girl" > tt/index.html[root@nfs share]# echo "nn is a boy" > nn/index.html#4、修改共享配置文件，设置共享策略[root@nfs share]# pwd/share[root@nfs share]# vim /etc/exports   //设置共享策略/share/tt  192.168.72.0/24/share/nn  192.168.72.0/24#5、启动两个服务，查看本机的NFS共享目录[root@nfs share]# systemctl start rpcbind[root@nfs share]# systemctl start nfs[root@nfs share]# showmount -e         //查看本机发布的NFS共享目录

3.2 部署Web节点服务器

第一台web节点服务器（192.168.72.30/24），VIP：192.168.72.200/32

 #1、关闭防火墙[root@web1 ~]# systemctl stop firewalld[root@web1 ~]# setenforce 0#2、安装httpd，开启服务[root@web1 ~]# mount /dev/sr0 /mnt      //挂载光盘mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载[root@web1 ~]# yum install httpd -y     //安装httpd服务[root@web1 ~]# systemctl start httpd    //开启httpd服务#3、配置虚拟IP地址（VIP:192.168.72.200），添加虚接口lo:0。#此地址仅用作发送We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@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/[root@web1 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0[root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0  //设置虚接口lo:0DEVICE=lo:0IPADDR=192.168.72.200NETMASK=255.255.255.255     //子网掩码必须全为1（即32个1）ONBOOT=yes[root@web1 network-scripts]# ifup lo:0         //启动虚接口[root@web1 network-scripts]# ifconfig lo:0     //查看虚接口的信息#4、添加静态路由信息，dev指定出站网卡[root@web1 ~]# route add -host 192.168.72.200 dev lo:0  [root@web1 ~]# route -n  //以数字形式显示路由信息#可以将添加路由的命令写入开机自启配置文件中，每次开机后自动执行[root@web1 ~]# vim /etc/rc.local/sbin/route add -host 192.168.72.200 dev lo:0[root@web1 ~]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local#5、调整内核的ARP响应参数#arp_ignore=1，使本机只响应目的IP为本地物理网卡IP的ARP请求。#arp_announce=2，使本机系统采用发送接口的IP作为ARP请求报文源地址。[root@web1 ~]# vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1  net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2[root@web1 ~]# sysctl -p  //刷新配置，读取修改后的配置#6、挂载站点。将NFS服务器的共享目录，挂载到httpd服务的根目录[root@web1 ~]# showmount -e 192.168.72.192    //查看NFS服务器的共享信息[root@web1 ~]# mount 192.168.72.192:/share/tt/ /var/www/html[root@web1 ~]# df       //查看挂载是否成功[root@web1 ~]# cat /var/www/html/index.htmltt is a girl

第二台web节点服务器（192.168.72.40/24），VIP：192.168.72.200/32

和第一台的配置步骤相同。

 #1、关闭防火墙[root@web2 ~]# systemctl stop firewalld[root@web2 ~]# setenforce 0#2、安装httpd，开启服务[root@web2 ~]# mount /dev/sr0 /mnt      //挂载光盘mount: /dev/sr0 写保护，将以只读方式挂载[root@web2 ~]# yum install httpd -y     //安装httpd服务[root@web2 ~]# systemctl start httpd    //开启httpd服务#3、配置虚拟IP地址（VIP:192.168.72.200），添加虚接口lo:0。#此地址仅用作发送We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@web2 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/[root@web2 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0[root@web2 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0  //设置虚接口lo:0DEVICE=lo:0IPADDR=192.168.72.200NETMASK=255.255.255.255     //子网掩码必须全为1（即32个1）ONBOOT=yes[root@web2 network-scripts]# ifup lo:0         //启动虚接口[root@web2 network-scripts]# ifconfig lo:0     //查看虚接口的信息#4、添加静态路由信息，dev指定出站网卡[root@web2 ~]# route add -host 192.168.72.200 dev lo:0  [root@web2 ~]# route -n  //以数字形式显示路由信息#将添加路由的命令写入开机自启配置文件中，每次开机后自动执行[root@web2 ~]# vim /etc/rc.local/sbin/route add -host 192.168.72.200 dev lo:0[root@web2 ~]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local#5、调整内核的ARP响应参数#arp_ignore=1，使本机只响应目的IP为本地物理网卡IP的ARP请求。#arp_announce=2，使本机系统采用发送接口的IP作为ARP请求报文源地址。[root@web2 ~]# vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1  net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2[root@web2 ~]# sysctl -p  //刷新配置，读取修改后的配置#6、挂载站点。将NFS服务器的共享目录，挂载到httpd服务的根目录[root@web2 ~]# showmount -e 192.168.72.192    //查看NFS服务器的共享信息[root@web2 ~]# mount 192.168.72.192:/share/nn/ /var/www/html[root@web2 ~]# df       //查看挂载是否成功[root@web1 ~]# cat /var/www/html/index.ht`在这里插入代码片`mlnn is a boy

3.3 配置负载调度器（192.168.72.10/24）

使用轮询（rr）调度算法。

 #1、关闭防火墙[root@yuji ~]# systemctl stop firewalld[root@yuji ~]# setenforce 0#2、加ip_vs模块[root@yuji ~]# modprobe ip_vs         //加载ip_vs模块[root@yuji ~]# cat /proc/net/ip_vs    //查看ip_vs模块的版本#3、安装ipvsadm工具[root@yuji ~]# yum install ipvsadm -y#4、配置虚拟IP地址（VIP：192.168.72.200），添加虚拟网卡ens33:0[root@yuji ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/[root@yuji network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0[root@yuji network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0DEVICE=ens33:0ONBOOT=YESIPADDR=192.168.72.200NETMASK=255.255.255.255    //子网掩码必须全为1[root@yuji ~]# ifup ens33:0       //启动虚拟网卡[root@yuji ~]# ifconfig ens33:0   //查看网卡信息#也可以将添加虚拟网卡的命令，写入开机自启配置文件（/etc/rc.local）中，则每次开机后会自动执行命令添加虚拟网卡[root@yuji ~]# vim /etc/rc.localifconfig ens33:0 192.168.72.200/32#5、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@yuji ~]# vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.ip_forward = 0     //关闭路由转发功能net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0[root@yuji ~]# sysctl -p    //刷新配置，读取修改后的配置#6、设置负载分配策略（调度策略），-s rr表示指定轮询算法，-g表示使用DR模式[root@yuji ~]# ipvsadm -C  //清空原有规则[root@yuji ~]# ipvsadm -A -t 192.168.72.200:80 -s rr       [root@yuji ~]# ipvsadm -a -t 192.168.72.200:80 -r 192.168.72.30:80 -g[root@yuji ~]# ipvsadm -a -t 192.168.72.200:80 -r 192.168.72.40:80 -g[root@yuji ~]# ipvsadm   //查看调度策略[root@yuji ~]# ipvsadm -ln   //以数字形式查看调度策略，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 InActConnTCP  192.168.72.10:80 rr-> 192.168.72.30:80             Route   1      0          0   -> 192.168.72.40:80             Route   1      0          0 #7、保存策略，启动ipvsadm。启动服务前一定要保存策略，生成相应文件。[root@yuji ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm[root@yuji ~]# systemctl start ipvsadm

3.4 客户机访问测试

客户机IP：192.168.72.77/24。

浏览器输入VIP地址：192.168.72.200

总结

NFS服务器配置步骤：

关闭防火墙
安装nfs-utils、rpcbind软件包
新建共享目录，并创建站点文件
修改共享配置文件，设置共享策略
启动两个服务，查看本机的NFS共享信息

节点服务器配置步骤：

关闭防火墙
安装httpd服务
配置 lo:0 虚拟网卡，承载VIP
添加路由 route add
修改内核配置，/etc/sysctl.conf
挂载站点（将NFS服务器的共享目录挂载到httpd的站点目录）

DR负载调度服务器的配置步骤：
关闭防火墙
加载ip_vs模块，安装ipvsadm工具
配置虚拟IP地址（VIP和节点服务器的VIP一致）
调整 proc 响应参数，关闭路由转发功能，/etc/sysctl.conf
配置负载分配策略

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