LVS集群---二 - 技术栈

1.LVS工作模式和相关命令

1.1LVS集群工作模式

- lvs-nat：修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT
- lvs-dr：操纵封装新的MAC地址（直接路由）
- lvs-tun：隧道模式

1.1.1 LVS的NAT模式

lvs-nat：本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某处的RS的RIP和

PORT实现转发

（1）RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址；RS的网关要指向DIP

（2）请求报文和响应报文都必须经由lvs服务器转发，lvs服务器易于成为系统瓶颈

（3）支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT

（4）VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统

1.1.2 IP隧道

RIP和DIP可以不处于同一物理网络中，RS的网关一般不能指向DIP,且RIP可以和公网通信。也就是

说集群节点可以跨互联网实现。DIP, VIP, RIP可以是公网地址。

RealServer的通道接口上需要配置VIP地址，以便接收DIP转发过来的数据包，以及作为响应的

报文源IP。

DIP转发给RealServer时需要借助隧道，隧道外层的IP头部的源IP是DIP，目标IP是RIP，而

RealServer响应给客户端的IP头部是根据隧道内层的IP头分析得到的，源IP是VIP，目标IP是CIP

请求报文要经由Director，但响应不经由Director,响应由RealServer自己完成
不支持端口映射
RS的OS须支持隧道功能

一般来说，隧道模式常会用来负载调度缓存服务器组，这些缓存服务器一般放置在不同的网络环境，可以就近

折返给客户端。在请求对象不在Cache服务器本地命中的情况下，Cache服务器要向源服务器发送请求，将结

果取回，最后将结果返回给用户。

1.1.3直接路由

直接路由（Direct Routing）：简称 DR 模式，采用半开放式的网络结构，与 TUN

模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络。

负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的 IP 隧道

直接路由，LVS默认模式,应用最广泛,通过请求报文重新封装一个MAC首部

进行转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源

IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变

DR模式的特点：

Director和各RS都配置有VIP
确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director

- 在前端网关做静态绑定VIP和Director的MAC地址
- 在RS上使用arptables工具

arptables -A IN -d $VIP -j DROP

arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s$ RIP

在RS上修改内核参数以限制arp通告及应答级别

/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址；RIP与DIP在同一IP网络；RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director

RS和Director要在同一个物理网络
请求报文要经由Director，但响应报文不经由Director，而由RS直接发往Client
不支持端口映射（端口不能修改）
无需开启 ip_forward
RS可使用大多数OS系统

1.1.4 LVS工作模式总结和比较

地方	NAT	TUN	DR
优点	端口转换	WAN	性能最好
缺点	性能瓶颈	服务器支持隧道模式	不支持跨网段
真实服务器要求	any	Tunneling	Non-arp device
支持网络	private（私网）	LAN/WAN（私网/公网）	LAN（私网）
真实服务器数量	low (10~20)	High (100)	High (100)
真实服务器网关	lvs内网地址	Own router（网工定义）	Own router（网工定义）

2.ipvsadm工具

2.1ipvsadm工具选项说明

-A: 添加虚拟服务器

-D: 删除整个虚拟服务器

-s: 指定负载调度算法(轮询: rr、加权轮询: wrr、最少连接: lc、加权最少连接: wlc)

-a: 添加真实服务器（节点服务器）

-d: 删除某一个节点

-t: 指定VIP地址及TCP端口

-r: 指定RIP地址及TCP端口

-m: 表示使用NAT群集模式

-g: 表示使用DR模式

-i: 表示使用TUN模式

一w: 设置权重(权重为0时表示暂停节点)

-p 60: 表示保持长连接60秒

-l: 列表查看 LVS虚拟服务器(默认为查看所有)

-n: 以数字形式显示地址、端口等信息，常与"-l"选项组合使用。ipvsadm -ln
#管理集群服务

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] [--pe persistence_engine] [-b sched-flags]

ipvsadm -D -t|u|f service-address #删除

ipvsadm --C #清空

ipvsadm --R #重载,相当于ipvsadm-restore

ipvsadm -S [-n] #保存,相当于ipvsadm-save
#管理集群中的RS

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address

ipvsadm -L|l [options]

ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]
选项：

lvs类型：

-g: gateway, dr类型，默认

-i: ipip, tun类型

-m: masquerade, nat类型

-w weight：权重

例子：

ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr

ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 -m

yum install ipvsadm

Unit File: ipvsadm.service

主程序：/usr/sbin/ipvsadm

规则保存工具：/usr/sbin/ipvsadm-save

规则重载工具：/usr/sbin/ipvsadm-restore

配置文件：/etc/sysconfig/ipvsadm-config

ipvs调度规则文件：/etc/sysconfig/ipvsadm

3.LVS DR模式部署

3.1原理解释

客户机发起请求，经过调度服务器（lvs），经过算法调度，去访问真实服务器（RS）

由于不原路返回，客户机不知道，真实主机的ip地址，

所以只能通过调度服务器的外网ip（vip）去反回报文信息。

第一次访问完整（不考虑实际问题）

客户端---->外网地址12.0.0.100 12.0.0.100---->客户端

#12.0.0.18-----客户端客户端会直接丢弃

对每台真实服务器配置外网地址 12.0.0.100

12.0.0.100------>客户端

问题1

IP 地址冲突的

路由器发送ARP请求（广播）

ARP---->广播去找ip地址解析成mac地址

默认使用调度服务器上的外网地址（vip地址）响应，

在真实服务器上修改内核参数

使真实服务器只对自己服务器上的真实IP地址响应ARP解析。

第二次再有访问请求

问题2

路由器上绑定了真实服务器1的mac信息，

#请求到达真实服务器

在真实服务器上修改内核参数

只对所有服务器真实网卡上的地址进行反馈，解析

3.2实际操作

#环境简介

DR 服务器：192.168.91.100

web 服务器1：192.168.91.101

web 服务器2：192.168.91.103

vip（虚拟回环）：192.168.91.188

客户端：192.168.91.200

3.2.1配置负载调度器

systemctl stop firewalld.service

setenforce 0
$root@localhost \~\]#systemctl stop firewalld.service \[root@localhost \~\]#setenforce 0 IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -\> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn \[root@localhost \~\]#yum install ipvsadm.x86_64 -y #安装服务 #配置虚拟IP地址（VIP：192.168.91.188） \[root@localhost network-scripts\]#cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0 #配置虚拟网卡，若为隧道模式ifcfg-tunl0 \[root@localhost network-scripts\]#vim ifcfg-ens33:0 #删除dns与网关，注意子网 NAME=ens33:0 DEVICE=ens33:0 IPADDR=192.168.91.188 NETMASK=255.255.255.255 \[root@localhost network-scripts\]#systemctl restart network \[root@localhost network-scripts\]#ifup ifcfg-ens33:0 #启动网卡 \[root@localhost network-scripts\]#ifconfig ifcfg-ens33:0 #调整/proc响应参数 \[root@localhost network-scripts\]# vi /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 \[root@localhost network-scripts\]#sysctl -p #刷新配置 #调整/proc响应参数对于 DR 群集模式来说，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服务器不是一台路由器，那么它不会发送重定向，所以可以关闭该功能 #配置负载分配策略 \[root@localhost \~\]#modprobe ip_vs \[root@localhost \~\]#cat /proc/net/ip_vs #加载模块 \[root@localhost network-scripts\]#ipvsadm-save \>/etc/sysconfig/ipvsadm \[root@localhost network-scripts\]#systemctl start ipvsadm.service \[root@localhost network-scripts\]#ipvsadm -C \[root@localhost \~\]#ipvsadm -A -t 192.168.91.188:80 -s rr \[root@localhost \~\]#ipvsadm -a -t 192.168.91.188:80 -r 192.168.91.101:80 -g \[root@localhost \~\]#ipvsadm -a -t 192.168.91.188:80 -r 192.168.91.103:80 -g #添加真实服务器-a 指定VIP地址及TCP端口-t 指定RIP地址及TCP端口 -r 指定DR模式-g \[root@localhost network-scripts\]#ipvsadm IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -\> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP localhost.localdomain:http rr -\> 192.168.91.101:http Route 1 0 0 -\> 192.168.91.103:http Route 1 0 0 \[root@localhost network-scripts\]#ipvsadm-save \>/etc/sysconfig/ipvsadm #保存设置$

3.2.2节点服务器

节点1
$root@localhost \~\]#systemctl stop firewalld.service \[root@localhost \~\]#setenforce 0 \[root@localhost \~\]#yum install httpd -y \[root@localhost \~\]#systemctl start httpd \[root@localhost \~\]#cd /etc/sysconfig/network-scripts/ \[root@localhost network-scripts\]#cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0 \[root@localhost \~\]#ifconfig lo:0 192.168.91.188 32 \[root@localhost \~\]#ifconfig lo:0 192.168.91.188 255.255.255.255 \[root@localhost network-scripts\]#vim ifcfg-lo:0 #修改回环网卡名，IP地址，子网掩码 DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.91.188 NETMASK=255.255.255.255 NETWORK=127.0.0.0 \[root@localhost network-scripts\]#route add -host 192.168.91.188 dev lo:0 #设置路由 \[root@localhost network-scripts\]#route -n #开机执行命令，或者写入 /etc/profile 文件 \[root@localhost network-scripts\]#vim /etc/rc.d/rc.local /usr/sbin/route add -host 192.168.91.188 dev lo:0 \[root@localhost network-scripts\]#chmod +x /etc/rc.d/rc.local \[root@localhost network-scripts\]#ll /etc/rc.d/rc.local -rwxr-xr-x. 1 root root 484 11月 17 16:56 /etc/rc.d/rc.local \[root@localhost network-scripts\]#vim /etc/sysctl.conf #添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求 #系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP \[root@localhost network-scripts\]#sysctl -p net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2 net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2 节点2 \[root@localhost \~\]#systemctl stop firewalld.service \[root@localhost \~\]#setenforce 0 \[root@localhost \~\]#yum install httpd -y \[root@localhost \~\]#systemctl start httpd \[root@localhost \~\]#cd /etc/sysconfig/network-scripts/ \[root@localhost network-scripts\]#cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0 \[root@localhost network-scripts\]#vim ifcfg-lo:0 #修改回环网卡名，IP地址，子网掩码 DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.91.188 NETMASK=255.255.255.255 NETWORK=127.0.0.0 \[root@localhost network-scripts\]#route add -host 192.168.91.188 dev lo:0 #设置路由 \[root@localhost network-scripts\]#route -n #开机执行命令，或者写入 /etc/profile 文件 \[root@localhost network-scripts\]#vim /etc/rc.d/rc.local /usr/sbin/route add -host 192.168.91.188 dev lo:0 \[root@localhost network-scripts\]#chmod +x /etc/rc.d/rc.local \[root@localhost network-scripts\]#ll /etc/rc.d/rc.local -rwxr-xr-x. 1 root root 484 11月 17 16:56 /etc/rc.d/rc.local \[root@localhost network-scripts\]#vim /etc/sysctl.conf #添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求 #系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP \[root@localhost network-scripts\]#sysctl -p net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2 net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2$