集群及LVS简介、 LVS-NAT集群、 LVS-DR集群

作者: 秋天丢了李姑娘 | 来源:发表于2021-06-30 19:21 被阅读0次

LVS 简介
集群及LVS简介、 LVS-NAT集群、 LVS-DR集群
lvs四种集群有点及使用场景
20171020 LVS
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无标题文章
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马哥Linux第十九周
负载均衡集群介绍、LVS NAT模式搭建、LVS DR模式搭建、

案例

链接

ipvsadm命令用法

1.1 问题

准备一台Linux服务器，安装ipvsadm软件包，练习使用ipvsadm命令，实现如下功能：

使用命令添加基于TCP一些的集群服务
在集群中添加若干台后端真实服务器
实现同一客户端访问，调度器分配固定服务器
会使用ipvsadm实现规则的增、删、改
保存ipvsadm规则

1.2 方案

安装ipvsadm软件包，关于ipvsadm的用法可以参考man ipvsadm资料。

常用ipvsadm命令语法格式如表-1及表-2所示。

表－1 ipvsadm命令选项

image

表－2 ipvsadm语法案例

image

1.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：使用命令增、删、改LVS集群规则

1）创建LVS虚拟集群服务器（算法为加权轮询：wrr）

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 wrr

2）为集群添加若干real server

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 wrr
-> 192.168.2.100:80             router    1      0          0
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -m -w 2
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.201 -m -w 3
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.202 -m -w 4

3）修改集群服务器设置(修改调度器算法，将加权轮询修改为轮询)

[root@proxy ~]# ipvsadm -E -t 192.168.4.5:80 -s rr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 rr
-> 192.168.2.100:80             router    1      0          0         
-> 192.168.2.200:80             masq      2      0          0         
-> 192.168.2.201:80             masq      2      0          0         
-> 192.168.2.202:80             masq      1      0          0

4）修改read server（使用-g选项，将模式改为DR模式）

[root@proxy ~]# ipvsadm -e -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.202 -g

5）查看LVS状态

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln

6）创建另一个集群（算法为最少连接算法；使用-m选项，设置工作模式为NAT模式）

[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:3306 -s lc
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:3306 -r 192.168.2.100 -m
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:3306 -r 192.168.2.200 -m

7）永久保存所有规则（非必须的操作）

[root@proxy ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm

注意：永久规则需要确保ipvsadm服务为开机启动服务才可以。

（systemctl enable ipvsadm）。

8）清空所有规则

[root@proxy ~]# ipvsadm -C

部署LVS-NAT集群

2.1 问题

使用LVS实现NAT模式的集群调度服务器，为用户提供Web服务：

集群对外公网IP地址为192.168.4.5
调度器内网IP地址为192.168.2.5
真实Web服务器地址分别为192.168.2.100、192.168.2.200
使用加权轮询调度算法，真实服务器权重任意

2.2 方案

实验拓扑结构主机配置细节如表-3所示，注意下面的网卡名称仅为参考，不能照抄。

表-3

image

使用4台虚拟机，1台作为Director调度器、2台作为Real Server、1台客户端，拓扑结构如图-1所示，注意：web1和web2必须配置网关地址。

image

图-1

2.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：配置基础环境

1）设置Web服务器

[root@web1 ~]# yum -y install httpd        #安装软件
[root@web1 ~]# echo "192.168.2.100" > /var/www/html/index.html    #创建网页文件
[root@web1 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted            #设置防火墙
[root@web1 ~]# setenforce  0
[root@web1 ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config  

[root@web2 ~]# yum -y install httpd        #安装软件
[root@web2 ~]# echo "192.168.2.200" > /var/www/html/index.html    #创建网页文件
[root@web2 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted            #设置防火墙
[root@web2 ~]# setenforce  0
[root@web2 ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

2）启动Web服务器软件

[root@web1 ~]# systemctl restart httpd
[root@web2 ~]# systemctl restart httpd

如何验证？

完成后可以使用proxy主机测试下是否可以访问web1和web2

[root@proxy ~]# curl http://192.168.2.100
[root@proxy ~]# curl http://192.168.2.200

3）配置网关，将web1和web2的网关设置为192.168.2.5（不能照抄网卡名称）

如果有4网段的IP，则临时将该网卡关闭nmcli con down 网卡名称

[root@web1 ~]# nmcli connection modify eth1 \
ipv4.method manual ipv4.gateway 192.168.2.5
#备注:网卡名称不能照抄,需要自己查看下2.100的网卡名称
[root@web1 ~]# nmcli connection up eth1
[root@web1 ~]# ip route show                #查看默认网关
default via 192.168.2.5 dev eth1          #提示：这里default后面的IP就是默认网关
#英语词汇：default（默认，预设值）
… …
[root@web2 ~]# nmcli connection modify eth1 \
ipv4.method manual ipv4.gateway 192.168.2.5
#备注:网卡名称不能照抄,需要自己查看下2.200的网卡名称
[root@web2 ~]# nmcli connection up eth1
[root@web2 ~]# ip route show        #查看默认网关，default后面的IP就是默认网关

为什么需要配置网关？

实验拓扑如图-2所示。

image

图-2

为了方便下面所有的IP都采用简写,如4.10代表192.168.4.10，2.100代表192.168.2.100。

英语词汇：source（src）代表源地址，destination（dest或dst）代表目标地址。

LVS采用的是路由器的NAT通讯原理！通讯流程如下：

1.客户端发送请求数据包(src:4.10,dst:4.5)

2.数据包被发送给LVS调度器，调度器做NAT地址转换（外网转内网，内网转外网）

a)数据包被修改为src:4.10,dst:2.100(dst也有可能被修改为2.200，随机的）

b)LVS调度器把数据包转发给后端真正的web服务器（2.100）

3.web1收到数据包开始回应数据（rsc:2.100，dst:4.10）

备注：谁访问就给谁回复数据，因为src是4.10，所以应该给4.10回应数据！

但是，自己是2.100，对方是4.10，跨网段默认无法通讯，如何解决？？？

Web1和web2都需要设置默认网关（也就是192.168.2.5）

4）web1想发送数据给4.10但是又无法与其通讯，所以数据包被交给默认网关

5）LVS调度器（软路由）收到后端web发送过来的数据后，再次做NAT地址转换

a)数据包被修改为src:4.5,dst:4.10

b)LVS调度器把数据包转发给客户端主机

6）客户端接收网页数据内容

注意：客户端访问的是4.5，最后是4.5给客户端回复的网页数据！！！！

步骤二：部署LVS-NAT模式调度器

1）确认调度器的路由转发功能(如果已经开启，可以忽略)

[root@proxy ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward     #开启路由转发，临时有效
[root@proxy ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward          #查看效果
1
[root@proxy ~]# echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
#修改配置文件，设置永久规则，英语词汇：forward（转寄，转发，发送，向前）

2）创建集群服务器

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr
# -A(add)是创建添加虚拟服务器集群
# -t(tcp)后面指定集群VIP的地址和端口，协议是tcp协议
# -s后面指定调度算法，如rr（轮询）、wrr（加权轮询）、lc（最少连接）、wlc（加权最少连接）等等

3）添加真实服务器

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 -w 1 -m
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -w 1 -m
#-a(add)往虚拟服务器集群中添加后端真实服务器IP,指定往-t 192.168.4.5:80这个集群中添加
#-r(real)后面跟后端真实服务器的IP和端口，这里不写端口默认是80端口
#-w(weight)指定服务器的权重，权重越大被访问的次数越多，英语词汇：weight（重量，分量）
#-m指定集群工作模式为NAT模式，如果是-g则代表使用DR模式，-i代表TUN模式

4）查看规则列表（L是list查看，n是number数字格式显示）

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln

5）设置防火墙，SELinux

[root@proxy ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
[root@proxy ~]# setenforce  0
[root@proxy ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

步骤三：客户端测试

客户端client主机使用curl命令反复连接http://192.168.4.5，查看访问的页面是否会轮询到不同的后端真实服务器。

部署LVS-DR集群

3.1 问题

使用LVS实现DR模式的集群调度服务器，为用户提供Web服务：

客户端IP地址为192.168.4.10
LVS调度器VIP地址为192.168.4.15
LVS调度器DIP地址设置为192.168.4.5
真实Web服务器地址分别为192.168.4.100、192.168.4.200
使用加权轮询调度算法，权重可以任意

说明：

CIP是客户端的IP地址；

VIP是对客户端提供服务的IP地址；

RIP是后端服务器的真实IP地址；

DIP是调度器与后端服务器通信的IP地址（VIP必须配置在虚拟接口）。

3.2 方案

使用4台虚拟机，1台作为客户端、1台作为Director调度器、2台作为Real Server，拓扑结构如图-3所示。实验拓扑结构主机配置细节如表-4所示。

image

图-3

表-4

image

为什么本实验中web1和web2要采用4网段IP？如图-4所示。

image

图-4

LVS NAT实验请求数据包从LVS调度器进，web的相应数据包也从LVS调度器出，那么LVS调度器就需要承载所有数据的压力，会成为整个集群的瓶颈！！

本实验LVS DR模式的核心需求是希望web1和web2可以不走调度器返回数据！

但是如图-4所示，如果web1和web2采用2.100和2.200这样2网段的IP，又不希望给4.10回复数据走LVS调度器（也就是不给web1和web2配置默认网关为2.5），最后是无法跨网段通讯的！！！

怎么办？核心需求是希望web1和web2可以直接返回数据给客户端！！！

想让web1和web2可以直接返回数据给客户端，可以给web1和web2配置4网段IP，如图-5所示。

image

图-5

这样就可以了吗？答案是否定的！！！网络中的基本原则是A访问B，必须是B返回数据给A，现在4.10访问4.5，最终4.100给4.10返回网页数据，所有数据包都会被丢弃！！！

那怎么办呢？地址欺骗！

image

图-6

如图-6所示，我们给web1和web2再额外添加一个伪装的IP地址，这个IP地址因为是用来做地址欺骗用的，假的就是假的，不能暴露（必须配置在lo本地回环网卡上面）。

lo网卡上面默认配置的IP是127.0.0.1。

如果你家里有非法的1000W，你会天天出去跟别人说你有1000W吗?

3.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

说明：

CIP是客户端的IP地址；

VIP是对客户端提供服务的IP地址（本案例为192.168.4.15）；

VIP必须配置在虚拟接口（目的是防止地址冲突）；

RIP是后端服务器的真实IP地址（本案例为192.168.4.100和192.168.4.200）；

DIP是调度器与后端服务器通信的IP地址（本案例为192.168.4.5）。

步骤一：配置实验网络环境

1）设置Proxy服务器的VIP和DIP

注意：为了防止冲突，VIP必须要配置在网卡的虚拟接口，网卡名称不能照抄！！！

[root@proxy ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@proxy ~]# cp ifcfg-eth0  ifcfg-eth0:0
[root@proxy ~]# vim ifcfg-eth0:0
TYPE=Ethernet
#网卡类型为：以太网卡
BOOTPROTO=none
#none手动配置IP，或者dhcp自动配置IP
NAME=eth0:0
#网卡名称
DEVICE=eth0:0
#设备名称
ONBOOT=yes
#开机时是否自动激活该网卡
IPADDR=192.168.4.15
#IP地址
PREFIX=24
#子网掩码
[root@proxy ~]# systemctl restart network        #重启网络服务
[root@proxy ~]# ip  a  s             #会看到一个网卡下面有两个IP地址

常见问题：RHEL7和Centos7系统中有两个管理网络的服务，有可能冲突？

解决方法： 关闭NetworkManager服务后重启network即可。

2）设置Web1服务器网络参数（不能照抄网卡名称）

[root@web1 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual \
ipv4.addresses 192.168.4.100/24 connection.autoconnect yes
[root@web1 ~]# nmcli connection up eth0

接下来给web1配置VIP地址。

注意：这里的子网掩码必须是32（也就是全255），网络地址与IP地址一样，广播地址与IP地址也一样。

[root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web1 ~]# cp ifcfg-lo  ifcfg-lo:0
[root@web1 ~]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
#设备名称
IPADDR=192.168.4.15
#IP地址
NETMASK=255.255.255.255
#子网掩码
NETWORK=192.168.4.15
#网络地址
BROADCAST=192.168.4.15
#广播地址
ONBOOT=yes
#开机是否激活本网卡
NAME=lo:0
#网卡名称

防止地址冲突的问题：

这里因为web1也配置与调度器一样的VIP地址，默认肯定会出现地址冲突；

sysctl.conf文件写入这下面四行的主要目的就是访问192.168.4.15的数据包，只有调度器会响应，其他主机都不做任何响应，这样防止地址冲突的问题。

[root@web1 ~]# vim /etc/sysctl.conf
#文件末尾手动写入如下4行内容,英语词汇：ignore（忽略、忽视），announce（宣告、广播通知）
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
#当有arp广播问谁是192.168.4.15时，本机忽略该ARP广播，不做任何回应（防止进站冲突）
#本机不要向外宣告自己的lo回环地址是192.168.4.15（防止出站冲突）
[root@web1 ~]# sysctl -p

重启网络服务

[root@web1 ~]# systemctl restart network        #重启网络服务
[root@web1 ~]# ip  a   s           #会看到一个网卡下面有两个IP地址

常见错误：如果重启网络后未正确配置lo:0，有可能是NetworkManager和network服务有冲突，关闭NetworkManager后重启network即可。（非必须的操作）

[root@web1 ~]# systemctl stop NetworkManager
[root@web1 ~]# systemctl restart network

3）设置Web2服务器网络参数（不能照抄网卡名称）

[root@web2 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual \
ipv4.addresses 192.168.4.200/24 connection.autoconnect yes
[root@web2 ~]# nmcli connection up eth0

接下来给web2配置VIP地址

注意：这里的子网掩码必须是32（也就是全255），网络地址与IP地址一样，广播地址与IP地址也一样。

[root@web2 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web2 ~]# cp ifcfg-lo  ifcfg-lo:0
[root@web2 ~]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
#设备名称
IPADDR=192.168.4.15
#IP地址
NETMASK=255.255.255.255
#子网掩码
NETWORK=192.168.4.15
#网络地址
BROADCAST=192.168.4.15
#广播地址
ONBOOT=yes
#开机是否激活该网卡
NAME=lo:0
#网卡名称

防止地址冲突的问题：

这里因为web1也配置与调度器一样的VIP地址，默认肯定会出现地址冲突；

sysctl.conf文件写入这下面四行的主要目的就是访问192.168.4.15的数据包，只有调度器会响应，其他主机都不做任何响应，这样防止地址冲突的问题。

[root@web2 ~]# vim /etc/sysctl.conf
#手动写入如下4行内容，英语词汇：ignore（忽略、忽视），announce（宣告、广播通知）
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
#当有arp广播问谁是192.168.4.15时，本机忽略该ARP广播，不做任何回应（防止进站冲突）
#本机不要向外宣告自己的lo回环地址是192.168.4.15（防止出站冲突）
[root@web2 ~]# sysctl -p

重启网络服务

[root@web2 ~]# systemctl restart network        #重启网络服务
[root@web2 ~]# ip a  s                 #会看到一个网卡下面有两个IP地址

常见错误：如果重启网络后未正确配置lo:0，有可能是NetworkManager和network服务有冲突，关闭NetworkManager后重启network即可。（非必须的操作）

[root@web1 ~]# systemctl stop NetworkManager
[root@web1 ~]# systemctl restart network

步骤二：proxy调度器安装软件并部署LVS-DR模式调度器

1）安装软件（如果已经安装，此步骤可以忽略）

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

2）清理之前实验的规则，创建新的集群服务器规则

[root@proxy ~]# ipvsadm -C                                #清空所有规则
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.15:80 -s wrr
## -A(add)是创建添加虚拟服务器集群
# -t(tcp)后面指定集群VIP的地址和端口，协议是tcp协议
# -s后面指定调度算法，如rr（轮询）、wrr（加权轮询）、lc（最少连接）、wlc（加权最少连接）等等

3）添加真实服务器(-g参数设置LVS工作模式为DR模式，-w设置权重)

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.100 -g -w 1
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.200 -g -w 1
#-a(add)往虚拟服务器集群中添加后端真实服务器IP,指定往-t 192.168.4.15:80这个集群中添加
#-r(real)后面跟后端真实服务器的IP和端口，这里不写端口默认是80端口
#-w(weight)指定服务器的权重，权重越大被访问的次数越多，英语词汇：weight（重量，分量）
#-m指定集群工作模式为NAT模式，如果是-g则代表使用DR模式，-i代表TUN模式

4）查看规则列表（L代表list查看规则，n代表number数字格式显示）

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
TCP  192.168.4.15:80 wrr
-> 192.168.4.100:80             Route   1      0          0         
-> 192.168.4.200:80             Route   1      0          0

步骤三：客户端测试

客户端使用curl命令反复连接http://192.168.4.15，查看访问的页面是否会轮询到不同的后端真实服务器。

注意：本实验不可以在proxy主机（LVS调度器）使用curl访问网页验证！！！

为什么？请思考图-7示意图。

image

图-7

扩展知识：默认LVS不带健康检查功能，需要自己手动编写动态检测脚本，实现该功能：(参考脚本如下，仅供参考)

[root@proxy ~]# vim check.sh
#!/bin/bash
VIP=192.168.4.15:80
RIP1=192.168.4.100
RIP2=192.168.4.200
while :
do
  for IP in $RIP1 $RIP2
  do
    curl -s http://$IP &>/dev/null
    if [ $? -eq 0 ];then
      ipvsadm -Ln | grep -q $IP || ipvsadm -a -t $VIP -r $IP
    else
      ipvsadm -Ln | grep -q $IP && ipvsadm -d -t $VIP -r $IP
    fi
  done
  sleep 1
done

附加思维导图，如图-7所示：

image

LVS 简介
集群类型 lvs-nat 模式 lvs-dr 模式 lvs-tun 模式 lvs-fullnat 模式 LVS 工...
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集群及LVS简介、 LVS-NAT集群、 LVS-DR集群

ipvsadm命令用法

1.1 问题

1.2 方案

1.3 步骤

步骤一：使用命令增、删、改LVS集群规则

部署LVS-NAT集群

2.1 问题

2.2 方案

2.3 步骤

步骤一：配置基础环境

步骤二：部署LVS-NAT模式调度器

步骤三：客户端测试

部署LVS-DR集群

3.1 问题

3.2 方案

3.3 步骤

步骤一：配置实验网络环境

步骤二：proxy调度器安装软件并部署LVS-DR模式调度器

步骤三：客户端测试

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LVS 简介