深入浅出 LVS 负载均衡（四）实操 DR 模型、Keepalived DR 模型的高可用

CNCF

发布于 2021-07-07 16:53:21

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发布于 2021-07-07 16:53:21

文章被收录于专栏：CNCFCNCF

本系列按照负载均衡器对数据包的处理方式分类，从计算机间通信的角度出发，浅谈 NAT、FULLNAT、DR、TUN 模型的实现原理。

之前介绍了 LVS 负载均衡 NAT、FULLNAT、DR、TUN 模型的实现原理。本章继续来动手实践一下～

实践环境

LVS 目前已经是 Linux 内核中的一部分，在内核中的模块叫做 ipvs，支持 NAT、DR、TUNNEL 模型。用户不能直接操作 ipvs 模块，需要安装交互软件 ipvsadm，使用 ipvsadm 和 ipvs 进行交互。

使用 4台 UCloud 云主机来搭建实验环境，创建云主机的时候选择分时购买，更划算。

实验机器及环境

4台 UCloud 云主机，CentOS 7.9 64位，1 核 1 G，需要注意⼀下防⽕墙规则，实践中选择的是【Web服务器推荐】，开放 22、3389、80、443 的端⼝号，这个可以⾃⾏配置
两台 Real Server：RS01、RS02，⼀台负载均衡服务器：LB01
RS01：10.23.190.76、RS02：10.23.122.152、LB01：10.23.21.184、LB02：10.23.115.100
VIP：10.23.88.247
RS01、RS02 安装 httpd，快速启动 http 服务器，且配置不同的请求响应
LB01、LB02 安装pvsadm、keepalived，并启动 ipvsadm、keepalived

实验机器展示

DR 模式实操

回顾一下 DR 模式的特点

DR 模式仅修改数据包的「目标 MAC 地址」，只有请求数据包需要经过负载均衡器，所以 DR 模式不支持对端口的转换
真实服务器和负载均衡器必须在同一个网段，且真实服务器的默认网关不能是负载均衡器
真实服务器的 lo 接口上需要配置 VIP 的 IP 地址，且真实服务器需要更改 ARP 协议，“隐藏” lo 接口上的 VIP

实操开始，前置准备工作和上篇实操中的 NAT 模式的一样，这里就不赘述了。

开始配置 DR 模式：

RS01、RS02

修改 ARP 协议
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
在 lo 接口上配置 VIP
ifconfig lo:0 10.23.21.184 netmask 255.255.255.255
验证配置 ifconfig

LB01

配置路由入口规则
ipvsadm -A -t 10.23.21.184:80 -s rr
配置路由出口规则
ipvsadm -a -t 10.23.21.184:80 -r 10.23.190.76 -g -w 1
ipvsadm -a -t 10.23.21.184:80 -r 10.23.122.152 -g -w 1
如果 VIP 和本机地址不一致，要配置 VIP（我这里就不用了）
配置 VIP
ifconfig eth0:0 VIP/24
验证配置
ipvsadm -ln

ifconfig

配置完成，现在我们来验证下 DR 模式下的负载均衡。

发现直接在本地请求 LB01 的外网 IP 地址时，一直处于等待状态，最终报错：Operation timed out。

我们先来看下 LB01 有没有正确的收到连接请求

查看 LB01 记录的连接信息：ipvsadm -Lnc

可以看到 LB01 正确的收到了连接请求，并且转发给了 RS02。接下来我们登陆到 RS02 上，检查 RS02 是否接收到了数据包。

查看 RS02 上的 TCP 连接信息：netstat -natp | grep 10.23.21.184

RS02 收到了数据包，并且也发出了返回的数据包，返回数据包的 IP 地址和端口号也和发出的一致。所以可以合理地猜测，问题出在由 RS02 直接返回数据包给客户端的过程中。那么只有两种情况，RS02 无法连接到客户端或者客户端拒绝接收这个数据包。

检查 RS02 是否能正常连接到客户端

ping 106.75.220.2

RS02 和客户端可以正常请求访问。那么应该是客户端拒绝接收了这个数据包，抓包来看下，客户端是否有收到这个数据包。

再次请求 LB01，并查看客户端和 LB01 交互的数据包

tcpdump host 106.75.253.112 -nne

发现只有发出的数据包，而没有收到的数据包。现在情况是：RS02 发出了数据包，但是客户端却没收到。那只有一种可能，就是云主机的 EIP 转发数据包的时候，由于某种条件限制，扔掉了这个数据包。如果是这样的话，在内网环境中应该是可以正常访问的。我们再申请一台在相同网段的云主机，验证一下。

果然是可以正常访问的，后来和官方交流之后也证实了这一点。（猜测应该是出于对安全的考虑，所有进出的数据包，IP 地址和 MAC 地址必须和本机一致，否则数据包会被丢弃。）

到此实验配置完成，验证也随之完成～

Keepalived 实现 DR 模型的高可用性实操

在成功搭建 DR 模型之后，不由得思考这么一个问题，如果负载均衡服务器宕机了怎么办？负载均衡服务器承载着客户端对服务端的所有请求路由，如果一旦宕机，影响的是整个系统不可用。所以需要一些措施来保证负载均衡的高可用性。

最简单的办法就是将单点部署的负载均衡服务器变成多点部署。如果当前使用的节点出现问题，迅速地切换到另一个节点上，这样就可以保证系统的整个可用性。那么，现在负载均衡服务器单点故障的问题就转换成多点部署的切换问题。

先来看看解决多点部署的切换问题，需要什么条件？首先需要发现问题，即需要不断地检查当前节点是否正常，如果当前节点不正常的话，需要快速地切换到其他的节点上。keepalived 就是这样工作的。

实际操作开始～

RS01、RS02 和 DR 模型实操类似，只不过要重新申请一个VIP：10.23.88.247，绑定在 RS01、RS02 的 lo:0 上

ifconfig lo:0 10.23.88.247 netmask 255.255.255.255 broadcast 10.23.88.247 up

LB01、LB02

安装 ipvsadm、keepalived
yum install ipvsadm keepalived -y
修改 keepalived 配置文件
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
! Configuration File for keepalived
vrrp_instance VI_1 {
     state MASTER  // 备节点：BACKUP
     interface eth0
     virtual_router_id 51
     priority 100  // 备节点：50
     advert_int 1
     authentication {
         auth_type PASS
         auth_pass 1111
     }
     virtual_ipaddress {
         10.23.88.247 dev eth0
     }
 }

 virtual_server 10.23.88.247 80 {
     delay_loop 6
     lb_algo rr
     lb_kind DR
     nat_mask 255.255.0.0
     persistence_timeout 0
     protocol TCP 

     real_server 10.23.190.76 80 {
         weight 1
         HTTP_GET {
           url {
             path /
             status_code 200
           }
         connect_timeout 3
         nb_get_retry 3
         delay_before_retry 3
       }
     }
     real_server 10.23.122.152 80 {
         weight 1
         HTTP_GET {
             url {
                 path /
                 status_code 200
             }
             connect_timeout 3
             nb_get_retry 3
             delay_before_retry 3
         }
     }
 }
 重新启动 keepalived 
 systemctl restart keepalived

验证 keepalived DR 模型