LVS搭建负载均衡集群（二）——DR模式

时间：2021-10-29 23:13:32

(1).DR模式和TUN模式介绍

　　Direct Routing(直接路由)：director分配请求到不同的real server。real server处理请求后直接回应给用户，这样director负载均衡器仅处理客户机与服务器的一半连接。负载均衡器仅处理一半的连接，避免了新的性能瓶颈，同样增加了系统的可伸缩性。Direct Routing由于采用物理层（修改MAC地址）技术，因此所有服务器都必须在一个网段中。

　　IP Tunneling(IP隧道)：director分配请求到不同的real server。real server处理请求后直接回应给用户，这样director负载均衡器仅处理客户机与服务器的一半连接。IP Tunneling技术极大地提高了director的调度处理能力，同时也极大地提高了系统能容纳的最大节点数，可以超过100个节点。real server可以在任何LAN或WAN上运行，这意味着允许地理上的分布，这在灾难恢复中有重要意义。服务器必须拥有正式的公网IP地址用于与客户机直接通信，并且所有服务器必须支持IP隧道协议。

　　两者间的最大区别就在于IP地址是否在同一物理网段中，也是导致DR模式只需要服务器能够上网即可，但TUN模式必须拥有正式的公网IP。

(2).DR模式工作原理

LVS搭建负载均衡集群（二）——DR模式

　　扣了一张大佬的图，比较详细。原地址为：https://blog.csdn.net/gui951753/article/details/80316565#LVS_29

　　我用文字说明一下：

　　　　DR模式全程流向不变则目标地址、源地址不变，因为DR模式工作于2层。

　　　　第一步、请求报文从客户端发出，源地址：CIP，目标地址：VIP，源MAC：CMAC，目标MAC：VMAC；

　　　　第二步、请求到达负载均衡器，分配真实服务器（修改MAC），源地址：CIP，目标地址：VIP，源MAC：DMAC，目标MAC：RMAC；

　　　　第三步、真实服务器接收报文，处理并响应（回头了），源地址：RIP，目标地址：CIP，源MAC：RMAC，目标MAC：CMAC。

　　说明：1）基于MAC的数据报文转发是效率最好的，但是是根据交换机的MAC地址表来实现的；

　　　　　2）2层设备不具有路由功能, 那么广播也就不具有跨路由的功能, 所有要实现mac地址广播, 必须在同一物理网段；

　　　　　3）vlan具有隔离广播的功能, 所有要能处理mac地址广播, 就应该在同一个VLAN中

　　总来说就是，所有的设备应该在同一个物理网段，所有的设备都应该在同一个广播域中。

(3).实验

youxi1　　192.168.5.100（DIP），192.168.5.100（VIP）　　 负载均衡器

youxi2　　192.168.5.102　　　　　　　　　　　　　　　　　真实服务器1

youxi3　　192.168.5.103　　　　　　　　　　　　　　　　　真实服务器2

　1）在负载均衡器youxi1上生成ens33:1的配置文件，配置成192.168.5.101，作为VIP

[root@youxi1 ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33{,:1}
[root@youxi1 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:1　　//修改以下参数
NAME="ens33:1"
DEVICE="ens33:1"
IPADDR="192.168.5.101"
GATEWAY="192.168.5.2"　　//指向路由IP
//如果存在HWADDR，那么ens33和ens33:1两者不必须一致。
[root@youxi1 ~]# systemctl restart network　　//重启
[root@youxi1 ~]# ip a sh　　//查看
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host 
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:e6:d6:27 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.5.100/24 brd 192.168.5.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.5.101/24 brd 192.168.5.255 scope global secondary noprefixroute ens33:1
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::201:7257:85b:7dc8/64 scope link noprefixroute 
valid_lft forever preferred_lft forever

　2）在负载均衡器youxi1上安装ipvsadm，并设置开机自启

[root@youxi1 ~]# yum -y install ipvsadm
[root@youxi1 ~]# systemctl enable ipvsadm.service
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ipvsadm.service to /usr/lib/systemd/system/ipvsadm.service.

　　暂时不启动ipvsadm，是因为启动需要/etc/sysconfig/ipvsadm配置文件。

　3）在负载均衡器youxi1上使用ipvsadm命令设置规则

[root@youxi1 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.5.101:80 -s rr　　//设置虚拟服务器的IP地址（VIP）和端口，使用轮询模式
[root@youxi1 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.5.101:80 -r 192.168.5.102:80 -g
[root@youxi1 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.5.101:80 -r 192.168.5.103:80 -g 
[root@youxi1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.5.101:80 rr
  -> 192.168.5.102:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.5.103:80             Route   1      0          0         
[root@youxi1 ~]# ipvsadm -S > /etc/sysconfig/ipvsadm
-A -t youxi1.cn:http -s rr
-a -t youxi1.cn:http -r youxi2.cn:http -g -w 1
-a -t youxi1.cn:http -r 192.168.5.103:http -g -w 1
[root@youxi1 ~]# systemctl start ipvsadm

　　-g选项表示DR模式，-m选项表示TUN模式。

　　注意：LVS的三种模式中，只有NAT模式需要开启路由转发功能，DR和TUN都不需要。

　　如果开启了防火墙记得添加端口号

[root@youxi1 ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=80/tcp && firewall-cmd --reload
success
success

　4）在真实服务器youxi2和youxi3上安装httpd用于测试

[root@youxi2 ~]# yum -y install httpd
[root@youxi2 ~]# systemctl start httpd
[root@youxi2 ~]# echo youxi2 > /var/www/html/index.html

[root@youxi3 ~]# yum -y install httpd
[root@youxi3 ~]# systemctl start httpd
[root@youxi3 ~]# echo youxi3 > /var/www/html/index.html

　　如果开启了防火墙记得开放端口

[root@youxi2 ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=80/tcp && firewall-cmd --reload
success
success

[root@youxi3 ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=80/tcp && firewall-cmd --reload
success
success

　5）在真实服务器youxi2和youxi3上配置回环接口

[root@youxi2 ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo{,:1}
[root@youxi2 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:1　　//修改
DEVICE=lo:1
IPADDR=192.168.5.101　　//指向VIP
NETMASK=255.255.255.255
#NETWORK=127.0.0.0
# If you're having problems with gated making 127.0.0.0/8 a martian,
# you can change this to something else (255.255.255.255, for example)
#BROADCAST=127.255.255.255
ONBOOT=yes
NAME=loopback

[root@youxi3 ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo{,:1}
[root@youxi3 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:1　　//修改
DEVICE=lo:1
IPADDR=192.168.5.101　　//指向VIP
NETMASK=255.255.255.255
#NETWORK=127.0.0.0
# If you're having problems with gated making 127.0.0.0/8 a martian,
# you can change this to something else (255.255.255.255, for example)
#BROADCAST=127.255.255.255
ONBOOT=yes
NAME=loopback

　　为什么要在会还口上配置VIP：1.因为DR模式只改变MAC地址而不改变IP地址，为了真实服务器能够接收到报文，所以需要配置一个和VIP一样的IP地址；2.但是VIP不能配置在出口网卡上，否则会响应客户端的ARP请求，造成client/gateway arp table混乱，导致整个集群不能正常工作。

　　另外VIP可以不和RIP、DIP同网段，lo回环接口依然这样配置。

　6）关闭真实服务器youxi2和youixi3上的ARP转发

[root@youxi2 ~]# vim /etc/sysctl.conf　　//添加或修改
net.ipv4.conf.ens33.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.ens33.arp_announce = 2
[root@youxi2 ~]# sysctl -p    //刷新
net.ipv4.conf.ens33.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.ens33.arp_announce = 2

[root@youxi3 ~]# vim /etc/sysctl.conf　　//添加或修改
net.ipv4.conf.ens33.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.ens33.arp_announce = 2
[root@youxi2 ~]# sysctl -p    //刷新
net.ipv4.conf.ens33.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.ens33.arp_announce = 2

//或者添加或修改如下参数
net.ipv4.conf.ens33.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.ens33.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

参数说明：

　　arp_ignore参数的作用是控制系统在收到外部的arp请求时，是否要返回arp响应。参数常用的取值主要有0，1，2，3~8较少用到：

　　　　0：响应任意网卡上接收到的对本机IP地址的arp请求（包括环回网卡上的地址），而不管该目的IP是否在接收网卡上；
　　　　1：只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求；
　　　　2：只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求，并且arp请求的源IP必须和接收网卡同网段；
　　　　3：如果ARP请求数据包所请求的IP地址对应的本地地址其作用域（scope）为主机（host），则不回应ARP响应数据包，如果作用域为全局（global）或链路（link），则回应ARP响应数据包；
　　　　4~7：保留未使用；
　　　　8：不回应所有的arp请求。
　　sysctl.conf中包含all和eth/lo（具体网卡）的arp_ignore参数，取其中较大的值生效。
 
　　arp_announce的作用是控制系统在对外发送arp请求时，如何选择arp请求数据包的源IP地址。（比如系统准备通过网卡发送一个数据包a，这时数据包a的源IP和目的IP一般都是知道的，而根据目的IP查询路由表，发送网卡也是确定的，故源MAC地址也是知道的，这时就差确定目的MAC地址了。而想要获取目的IP对应的目的MAC地址，就需要发送arp请求。arp请求的目的IP自然就是想要获取其MAC地址的IP，而arp请求的源IP是什么呢？ 可能第一反应会以为肯定是数据包a的源IP地址，但是这个也不是一定的，arp请求的源IP是可以选择的，控制这个地址如何选择就是arp_announce的作用）　　arp_announce参数常用的取值有0，1，2：
　　　　0：允许使用任意网卡上的IP地址作为arp请求的源IP，通常就是使用数据包a的源IP。
　　　　1：尽量避免使用不属于该发送网卡子网的本地地址作为发送arp请求的源IP地址。
　　　　2：忽略IP数据包的源IP地址，选择该发送网卡上最合适的本地地址作为arp请求的源IP地址。
　　sysctl.conf中包含all和eth/lo（具体网卡）的arp_ignore参数，取其中较大的值生效。

　　　　

　7）测试

LVS搭建负载均衡集群（二）——DR模式

LVS搭建负载均衡集群（二）——DR模式

　　连续刷新好像是不会更换真实服务器RS的，这点和NAT的轮询不一样。

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