lvs-nat模式实验详解

华子目录

• `lvs-nat`
• • nat模式数据逻辑
  • nat模式的弊端
  • 实验拓扑
  • 实验主机准备
  • 实验步骤
  • • 1.`lvs`上的`ip`设置
    • 2.lvs中开启路由转发功能
    • 3.`webserver1`的`ip`配置
    • 4.`webserver2`的`ip`配置
    • 5.`webserver12`端安装`httpd`,并编写测试网页，开启自启动
    • 6.内网`web`服务测试
    • 7.安装`lvs`软件`ipvsadm`
    • 8.查看策略
    • 9.启动`ipvsadm`
    • 10.添加策略
    • 11.`lvs-nat`模式测试效果

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挑出的RS的rip和port实现转发
• rip和dip应在同一个IP网络（同一网段），且应使用私网地址
• RS的网关要指向dip
• 请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈
• 支持端口映射，可修改请求报文的目标port
• vs必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统

nat模式数据逻辑

• 客户端发送访问请求，请求数据包中含有请求来源（cip），访问目标地址（VIP），访问目标端口（80port）
• VS服务器接收到访问请求做DNAT把请求数据包中的目的地址由VIP换成RS的RIP和相应端口9000
• RS1响应请求，发送响应数据包，包中的响应报文为数据来源（RIP1），响应目标（CIP），响应端口（9000port）
• VS服务器接收到响应数据包，改变包中的数据来源（RIP1-->VIP），响应目标端口（9000-->80）
• VS服务器把修改过报文的响应数据包回传给客户端

nat模式的弊端

• lvs的NAT模式接收和返回客户端数据包时都要经过lvs的调度机，所以lvs的调度机容易阻塞

实验拓扑

实验主机准备

• 准备3台主机，一台lvs，两台webserver（webserver1，Webserver2）
• lvs主机上两个网卡，一个nat，一个仅主机
• 两个webserver上一个仅主机网卡
• rip的网关指向dip

• lvs网卡设定

• 由于lvs的nat模式和仅主机模式的网卡处于不同vlan，两个网卡要想通信，就必须打开Linux内核路由转发功能
• webserver1网卡设定

• webserver2和webserver1一样

实验步骤

1.lvs上的ip设置

• vip：172.25.254.100
• dip：192.168.0.100

[root@lvs ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0

[ethernet]

[ipv4]
address=172.25.254.100/24,172.25.254.2
dns=114.114.114.114
method=manual

[ipv6]
addr-gen-mode=default
method=auto

[proxy]

[root@lvs ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection
[connection]
id=eth1
type=ethernet
interface-name=eth1

[ethernet]

[ipv4]
address=192.168.0.100/24
method=manual

[ipv6]
addr-gen-mode=default
method=auto

[proxy]

[root@lvs ~]# nmcli connection reload
[root@lvs ~]# nmcli connection up eth0
[root@lvs ~]# nmcli connection up eth1

[root@lvs ~]# ip a
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: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:35:a8:7c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp3s0
    altname ens160
    inet 172.25.254.100/24 brd 172.25.254.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::aae4:10d1:b082:a3e8/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:35:a8:86 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp19s0
    altname ens224
    inet 192.168.0.100/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute eth1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::d494:9f80:ebde:c2fe/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever

2.lvs中开启路由转发功能

[root@lvs ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1  #在末尾添加

[root@lvs ~]# sysctl -p   #重新加载
net.ipv4.ip_forward = 1

3.webserver1的ip配置

• rip：192.168.0.10
• 网关指向dip：192.168.0.100

[root@webserver1 ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0

[ethernet]

[ipv4]
address=192.168.0.10/24,192.168.0.100
method=manual

[ipv6]
addr-gen-mode=default
method=auto

[proxy]

[root@webserver1 ~]# nmcli connection reload
[root@webserver1 ~]# nmcli connection up eth0

[root@webserver1 ~]# ip a
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: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:5f:4a:ff brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp3s0
    altname ens160
    inet 192.168.0.10/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::aae4:10d1:b082:a3e8/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@webserver1 ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.100   0.0.0.0         UG    100    0        0 eth0
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 eth0

4.webserver2的ip配置

• rip：192.168.0.20
• 网关指向dip：192.168.0.100

[root@webserver2 ~]# cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
[connection]
id=eth0
type=ethernet
interface-name=eth0

[ethernet]

[ipv4]
address=192.168.0.20/24,192.168.0.100
method=manual

[ipv6]
addr-gen-mode=default
method=auto

[proxy]

[root@webserver2 ~]# nmcli connection reload
[root@webserver2 ~]# nmcli connection up eth0

[root@webserver2 ~]# ip a
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: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:ef:47:71 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp3s0
    altname ens160
    inet 192.168.0.20/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::4edb:9236:122:df1a/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@webserver2 ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.100   0.0.0.0         UG    100    0        0 eth0
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 eth0

5.webserver12端安装httpd,并编写测试网页，开启自启动

• webserver1端

[root@webserver1 ~]# yum install httpd -y

[root@webserver1 ~]# echo webserver1-192.168.0.10 > /var/www/html/index.html

[root@webserver1 ~]# systemctl enable --now httpd

• webserver2端

[root@webserver2 ~]# yum install httpd -y

[root@webserver2 ~]# echo webserver2-192.168.0.20 > /var/www/html/index.html

[root@webserver2 ~]# systemctl enable --now httpd

6.内网web服务测试

[root@lvs ~]# curl 192.168.0.10
webserver1-192.168.0.10
[root@lvs ~]# curl 192.168.0.20
webserver2-192.168.0.20

7.安装lvs软件ipvsadm

• 软件包名：ipvsadm

[root@lvs ~]# yum install ipvsadm -y

8.查看策略

[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

9.启动ipvsadm

• 注意：在启动ipvsadm之前，需要存在/etc/sysconfig/ipvsadm文本文件，否则启动会失败

[root@lvs ~]# touch /etc/sysconfig/ipvsadm

[root@lvs ~]# systemctl restart ipvsadm

[root@lvs ~]# systemctl enable --now ipvsadm.service

10.添加策略

• -m表示nat模式

[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.10:80 -m
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.20:80 -m

[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.25.254.100:80 rr
  -> 192.168.0.10:80              Masq    1      0          0
  -> 192.168.0.20:80              Masq    1      0          0

#当访问172.25.254.100:80端口时，使用rr轮询算法，转发到192.168.0.10:80或192.168.0.20:80中

• 当停止ipvsadm服务后，会将策略自动写入/etc/sysconfig/ipvsadm文本中。所以策略是永久添加，添加完之后就会立即生效
• 也可以使用ipvsadm-save命令实现永久保存策略

[root@lvs ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@lvs ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm
-A -t lvs:http -s rr
-a -t lvs:http -r 192.168.0.10:http -m -w 1
-a -t lvs:http -r 192.168.0.20:http -m -w 1

11.lvs-nat模式测试效果