LVS简单实现NAT&DR模型

LVS：Linux Virtual Server 

　　一个由章文嵩博士发起的*软件项目，它的官方站点是www.linuxvirtualserver.org。

　　现在LVS已经是Linux标准内核的一部分，在Linux2.4内核以前，使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块，但是从Linux2.4内核以后，已经完全内置了LVS的各个功能模块，无需给内核打任何补丁，可以直接使用LVS提供的各种功能。

　　LVS是LB集群的一种软件实现方案，类似的有haproxy,nginx,ats(apache traffice server),perbal等。

　　　　　　　　　　　硬件实现方法：F5公司的BIG-IP(中高端60W+一台)，Citrix的Netscaler，A10公司的A10等。

LVS的组成：ipvs/ipvsadm

　　ipvs:工作于内核空间netfilter中的INPUT链上的程序，可根据用户定义的集群实现请求转发

　　ipvsadm:用户空间的命令行工具，用于管理集群服务及集群服务上的real server

　　　　ipvsadm命令的用法：由于此命令的选项很多，可归纳为两类，

　　　　　　①管理集群服务：

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]]
/*
   -A:添加
   -E:修改
   -t:TCP
   -u:UDP
   -f:firewall mark
   service-address:
        -t,tcp,vip:port
        -u,udp,vip:port
        -f,fwm,mark
   -s scheduler:调度方法，默认是wlc
*/
ipvsadm -D -t|u|f service-address
//  -D:删除

　　　　　　②管理集群上的RS：

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
/*
    -a:增加
    -e:修改
    -r server-address：RS的地址，rip[:port]
    -g:gateway,dr(默认)
    -i:ipip,tun
    -m:masquerade,nat
*/    

　　　　　 ③查看

ipvsadm -L|l [options]
/*
    -n,--numeric:数字格式显示IP和PORT
    --exact:精确值
    -c,--connection:显示IPVS连接
    --stats:统计数据
    --rate:速率
*/

　　　　  ④保存和重载

//保存：
ipvsadm -S > /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
ipvsadm-save > /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
//重载：
ipvsadm -R < /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
ipvsadm-restore < /PATH/TO/SOME_RULE_FILE

　　　　 ⑤清空

//清空规则
ipvsadm -C
//清空计数器
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

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LVS-NAT模型实现

　　Director:双网卡

　　　　外网地址：192.168.1.102(VIP)

　　　　内网地址：172.18.100.6(DIP)

　　RS1：装载httpd做测试

　　　　内网地址：172.18.100.11

　　RS2：装载httpd做测试

　　　　内网地址：172.18.100.12

部署：

　　(1)关闭防火墙，Selinux;RS1,RS2安装httpd，并写好测试页面，开启服务，确保服务可用。

　　(2)Director关闭防火墙，Selinux;清空iptables规则，开启内核ipv4_forward功能

echo 1 >> /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

　　(3)安装ipvsadm命令行工具

yum -y install ipvsadm

　　(4)设定集群规则

ipvsadm -A -t 192.168.1.102:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.1.102:80 -r 172.18.100.11 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.102:80 -r 172.18.100.12 -m -w 1

　　(5)查看指定的规则

ipvsadm -Ln

　 (6)启动另外一个主机开始测试，效果如下：

总结：

　　LVS-NAT设计要点：

　　　　(1)VIP和RIP必须在同一IP网络，RIP的网关要指向DIP

　　　　(2)支持端口映射

　　LVS-NAT的缺点：

　　　　在LVS/NAT的集群系统中，请求和响应的数据报文都需要通过负载调度器(Director)，当真实服务器(RealServer)的数目在10台和20台之间时，负载调度器(Director)将成为整个集群系统的新瓶颈。

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LVS-DR模型实现

　   Director:

　　　　eno16777736:192.168.1.102(DIP)设置DIP目的：如果是用了keepalived等工具做HA或者Load Balance,则在健康检查时需要用到DIP。

　　　　eno16777736:0:192.168.1.100(VIP)　　　　

　　RS1:192.168.1.103

　　RS2:192.168.1.104

部署：

　　(1)关闭防火墙，Selinux;RS1,RS2安装httpd，并写好测试页面，开启服务，确保服务可用。

　　(2)Director上设置VIP：

ifconfig eno16777736:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255
route add -host 192.168.1.100 dev eno16777736:0

/*
lvs/dr里，director的vip的netmask 没必要一定设置为255.255.255.255，也不需要再去
route add -host $VIP dev eth0:0
director的vip本来就是要像正常的ip地址一样对外通告的,不要搞得这么特殊.
*/

　　(3)Director上设置规则：

ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s wrr
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.103 -g -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.104 -g -w 2

　　(4)RS1和RS2的设置:主要是调整内核参数和物理接口lo的地址绑定，通过脚本实现：

#!/bin/bash
#
VIP=$2
case "$1" in
start)
    echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
    route add -host $VIP dev lo:0
    ;;
stop)
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    route del  $VIP
    ;;
*)
    echo "Tips:$0{start|stop}"
    ;;
esac

　　(5)用另外一个主机去访问VIP，可以看到效果了

总结：

　　核心要点

　　(1)调度器与实际服务器都有一块网卡连在同一物理网段上。

　　(2)RIP和DIP一般在同一网络(因为转发是在数据链路层实现的，必须保证MAC不会变)，且RIP的网关不能指向DIP;但两者未必和VIP在同一网络。

　　(3)各RS需先设置内核参数，再设置物理接口lo的VIP和路由。

　　(4)不支持端口映射

　　(5)Director的ip_forward不需要开启转发，因为Director和RS在同一网络。

　　(6)Director的VIP一般设置在网卡的别名上，如eth0:0或eno16777736:0上