LVS-DR模式+Keepalived理论,超详细!

tech2022-07-04  164

LVS-DR模式+Keepalived理论,超详细!

一:LVS-DR工作原理1.1:DR模式概述 1.2:数据包流向分析1.3:LVS-DR中存在的ARP问题1.4:解决上述两个ARP问题的方法 二:keepalived实现原理2.1:Keepalived案例分析2.2:keepalived工具概述2.3:原理解析 三:如何部署Keepalievd3.1:Keepalievd部署概述3.2:Keepalievd安装与启动3.3:配置Keepalievd master服务器3.4:配置Keepalived slave服务器3.5:Keepalived双机热备效果测试

一:LVS-DR工作原理

1.1:DR模式概述

负载均衡群集工作模式–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

1.2:数据包流向分析

为方便进行原理分析,将 Client与群集机器放在同一网络中,数据包流经的路线为1-2-3-4

1.Client向目标VIP发出请求, Director(负载均衡器)接收。

此时IP包头及数据帧头信息

2.Director根据负载均衡算法选择 Realserver_1,不修改也不封装IP报文,而是将数据帧的MAC地址改为RealServer_1的MAC地址,然后在局域网上发送。

IP包头及数据帧头信息

3.RealServer_1收到这个帧,解封装后发现目标IP与本机匹配( RealServer事先绑定了VIP),于是处理这个报文。随后重新封装报文,发送到局域网。

4.Client将收到回复报文。 Client认为得到正常的服务,而不会知道是哪一台服务器处理的

注意:如果跨网段,那么报文通过路由器经由 terne返回给用户。

5.总结:对于IP地址时不变的,改变了MAC地址

1.3:LVS-DR中存在的ARP问题

在LVS-DR负载均衡集群中,负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址

在局域网中具有相同的IP地址,势必会造成各服务器ARP通信的紊乱 当一个ARP广播发送到LVS-DR集群时,因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上的,它们都会接收到ARP广播此时只有前端的负载均衡器进行响应,其他节点服务器不应该响应ARP广播 对节点服务器进行处理,使其不响应针对VIP的ARP请求 使用虚接口lo:0承载ⅥP地址设置内核参数 arp_ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求 RealServe返回报文(源IP是VIP)经路由器转发,在重新封装报文时需要先获取路由器的MAC地址

发送ARP请求时, Linux默认使用IP包的源IP地址(即VIP)作为ARP请求包中的源IP地址,而不使用发送接口(例如ens33)的IP地址

路由器收到ARP请求后,将更新ARP表项原有的VIP对应 Director的MAC地址会被更新为ⅥP对应RealServer的MAC地址

此时新来的请求报文,路由器根据ARP表项,会将该报文转发给RealServer,从而导致

Director的VIP失效

解决办法

对节点服务器进行处理,设置内核参数arp_announce=2:系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送接口的IP地址

1.4:解决上述两个ARP问题的方法

- '修改/etc/sysctl.conf文件' - '对节点服务器进行处理,使其不响应针对VIP的ARP请求' - net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 - net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2 - '系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送接口的IP地址' - net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1 - net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

二:keepalived实现原理

2.1:Keepalived案例分析

企业应用中,单台服务器承担应用存在单点故障的危险单点故障一旦发生,企业服务将发生中断,造成极大的危害

2.2:keepalived工具概述

专为LVS和HA设计的一款健康检查工具 支持故障自动切换( Failover)支持节点健康状态检查( Health Checking)官方网站http://www.keepalived.org

2.3:原理解析

Keepalived采用VRRP热备份协议实现Linux服务器的多机热备功能

VRRP,虚拟路由冗余协议,是针对路由器的一种备份解决方案

由多台路由器组成一个热备组,通过共用的虚拟IP地址对外提供服务

每个热备组内同一时刻只有一台主路由器提供服务,其他路由器处于冗余状态

若当前在线的路由器失效,则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址,继续提供服务

三:如何部署Keepalievd

3.1:Keepalievd部署概述

Keepalived可实现多机热备,每个热备组可有多台服务器,最常用的就是双机热备

双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现,适用于各种应用服务器

本次部署将实现基于web服务的双机热备

3.2:Keepalievd安装与启动

在LVS群集环境中应用时,也需用到 lipvsadm管理工具YUM安装 Keepalived启用 Keepalived服务

3.3:配置Keepalievd master服务器

Keepalievd配置目录位于/etc/keepalievd/keepalievd.conf是主配置文件 global_defs{…}区段指定全局参数vrrp_instance实例名称{…}区段指定VRRP热备参数注释文字以“!”符号开头目录samples/,提供了许多配置样例作为参考 常用配置选项 router_id HA_TEST_R1: 本路由器(服务器)的名称vrrp_instance VI_1:定义VRRP热备实例state MASTER:热备状态,MASTER表示主服务器interface ens33:承载VIP地址的物理接口virtual_router_id 1:虚拟路由器的ID号,每个热备组保持一致priority 100:优先级,数值越大优先级越高advert_int 1:通告间隔秒数(心跳频率)auth_type PASS:认证类型auth_pass 123456:密码字串virtual_ipaddress{vip}:指定漂移地址(VIP),可以有多个,多个漂移地址以逗号分隔

3.4:配置Keepalived slave服务器

Keepalived备份服务器的配置与master的配置有三个选项不同 router_id:设为自由名称state:设为BACKUPpriority:值低于主服务器 其他选项与master相同

3.5:Keepalived双机热备效果测试

测试双机热备的效果 主、备机均启用Web服务,内容相同先后禁用、启用主服务器的网卡,执行以下测试 测试1:使用ping检测19216810.72的连通性测试2:访问htt:/192168.10.72,确认可用性及内容变化 卡,执行以下测试测试1:使用ping检测19216810.72的连通性测试2:访问htt:/192168.10.72,确认可用性及内容变化测试3:查看日志文件/var/log/messages中的变化
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