LVS负载均衡集群部署之NAT模式

作者：许馨玲千娟 | 来源：互联网 | 2023-07-28 10:17

一、LVS-NAT模式的组成LVS-NAT模式的实现，其主要依赖于LVS调度器，即DirectorServer，由上图可以看出࿰

一、LVS-NAT模式的组成

LVS-NAT模式的实现&＃xff0c;其主要依赖于 LVS调度器&＃xff0c;即 Director Server&＃xff0c;由上图可以看出&＃xff0c;整个调度器&＃xff0c;则由两部分构成&＃xff1a;用户空间和内核空间。

1、内核空间&＃xff0c;指的是&＃xff0c;在负载均衡实现过程中&＃xff0c;有一部分代码工作在内核之中&＃xff0c;而这部分代码才是真正负载均衡实现调度的部分&＃xff0c;叫做内核空间&＃xff0c;即 IPVS

2、用户空间&＃xff0c;指的是&＃xff0c;在负载均衡实现过程中&＃xff0c;负责为ipvs内核框架编写规则&＃xff0c;定义集群服务角色&＃xff0c;后端真实的服务器(Real Server)的部分&＃xff0c;叫做用户空间&＃xff0c;即 ipvsadm

二、LVS-NAT实现原理

参考拓扑图数据流向&＃xff1a;

1、当客户端向 LVS 调度器发起请求时 &＃xff0c;首先数据包会到达 PREROUTING 链&＃xff0c;而此时&＃xff0c;数据包的源IP为CIP&＃xff0c;目的IP为VIP&＃xff0c;经由 PREROUTING 链的处理&＃xff0c;改变数据包的目的IP地址和目的端口(而这里的目的IP地址和目的端口在用户空间中定义)&＃xff0c;此时的目的地址变成RIP。

2、当 PREROUTING 链处理完数据包之后&＃xff0c;会将数据包交给 INPUT 链&＃xff0c;进行数据包过滤&＃xff0c;过滤掉不属于目的主机地址(即集群服务)的数据包。

3、当 INPUT 处理完数据包后&＃xff0c;会将数据包交给 POSTROUTING 链&＃xff0c;在 POSTTOUTING 链&＃xff0c;根据数据包的目的地址和主机路由表进行对比&＃xff0c;选择最优路径&＃xff0c;将数据包发送给Real Server。

4、数据包到达 Real Server 中&＃xff0c;Real Server 会先根据自己的路由表判断数据包的目的地址是否为本机地址&＃xff0c;如果是&＃xff0c;则对此数据包做出响应&＃xff0c;构建新的响应数据包交给 Director Server&＃xff0c;而此时&＃xff0c;数据包的源地址为 RIP&＃xff0c;目的地址为 CIP&＃xff0c;如果不是&＃xff0c;则丢弃。

5、当客户端的响应数据包到达 Director Server 时&＃xff0c;首先会经过 OUTPUT 链的转发&＃xff0c;完了再将数据包交给 POSTROUTING 链&＃xff0c;将响应数据包的源地址修改为本机的 VIP

6、最后&＃xff0c;响应数据包会被发送给客户端

说明&＃xff1a;关于数据流向的问题&＃xff0c;这里只介绍个大概&＃xff0c;如果需要更加详尽的数据处理过程&＃xff0c;请参考 IPtables 防火墙工作原理&＃xff0c;因为 LVS 是基于 IPtables 架构的。

这里推荐两篇博文&＃xff1a;https://×××w.cnblogs.com/tangshengwei/p/4652011.html

https://blog.csdn.net/ggxiaobai/article/details/53609284

三、LVS-NAT部署注意事项

1、如拓扑图&＃xff0c;RIP、DIP必须为私有地址&＃xff0c;且Real Server 的网关必须指定为DIP

私有IP地址范围&＃xff1a;

   A类地址范围&＃xff1a;10.0.0.0—10.255.255.255
    B类地址范围&＃xff1a;172.16.0.0---172.31.255.555
    C类地址范围&＃xff1a;192.168.0.0---192.168.255.255

2、RIP、DIP必须处于同一网段

3、请求数据和响应数据都需要经过Director Server&＃xff0c;在高负载场景中&＃xff0c;Director Server 很容易成为性能瓶颈

四、LVS-NAT 部署

图片.png

1、提前准备好两台 Real Server 服务器&＃xff0c;Real Server 服务器环境搭建这里就不多作介绍&＃xff0c;请参考小弟前期的博文

https://blog.51cto.com/4746316/2313671
https://blog.51cto.com/4746316/2313873

两台 Real Server 的IP分别设置为&＃xff0c;172.16.0.2、172.16.0.3&＃xff0c;即为 RIP&＃xff0c;网关设置为172.16.0.4&＃xff08;DIP&＃xff09;。

2、提前准备好MySQL数据库&＃xff0c;数据库的安装&＃xff0c;请参考小弟前期的博文 https://blog.51cto.com/4746316/2313577 。

3、安装 Director Server 服务器。

a、开启系统内核路由转发功能
[root&＃64;lvs ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
或者
[root&＃64;lvs ~]# echo "net.ipv4.ip_forward &＃61; 1" >> /etc/sysctl.conf
[root&＃64;lvs ~]# sysctl –p
注意&＃xff1a;如果在sysctl.conf文件中net.ipv4.ip_forward &＃61; 1已经存在&＃xff0c;说明系统内核转发功能已开启&＃xff0c;或者cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 值为1时&＃xff0c;也说明内核转发功能已开启。
b、生产环境中&＃xff0c;最好关闭 icmp 重定向
[root&＃64;lvs ~]# echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
[root&＃64;lvs ~]# echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
[root&＃64;lvs ~]# echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
[root&＃64;lvs ~]# echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/send_redirects
或者
[root&＃64;lvs ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
或者
[root&＃64;lvs ~]# echo "net.ipv4.icmp_echo_ignore_all&＃61;1" >> /etc/sysctl.conf
c、设置服务器地址
设置内部网卡地址为&＃xff1a;172.16.0.4&＃xff08;DIP&＃xff09;&＃xff0c;设置外部网卡地址为&＃xff1a;192.168.20.136&＃xff08;VIP&＃xff09;
d、安装、配置 ipvsadm
[root&＃64;lvs ~]# yum –y install ipvsadm
[root&＃64;lvs ~]# ipvsadm –A –t 192.168.20.136 –s wrr
[root&＃64;lvs ~]# ipvsadm –a –t 192.168.20.136 –r 172.16.0.2 –m –w 1
[root&＃64;lvs ~]# ipvsadm –a –t 192.168.20.136 –r 172.16.0.3 –m –w 2
到此&＃xff0c;LVS-NAT就配置完了&＃xff0c;三条命令&＃xff0c;如果后端真实服务器多的话&＃xff0c;再往里面加就 OK了。
e、我们将前面步骤整理写成脚本
#!/bin/bash
VIP&＃61;192.168.20.136
RIP1&＃61;172.16.0.3
RIP2&＃61;172.16.0.4
port&＃61;80
echo "开启系统内核转发功能&＃xff01;"
cat /etc/sysctl.conf | grep "net.ipv4.ip_forward &＃61; 1" &> /dev/null
forward&＃61;$?
if [[ $forward -ne 0 ]]; then
     echo "net.ipv4.ip_forward &＃61; 1" >> /etc/sysctl.conf
     sysctl -p
fi
echo "禁止 icmp 重定向&＃xff01;"
cat /etc/sysctl.conf | grep "net.ipv4.icmp_echo_ignore_all&＃61;1" &> /dev/null
icmp&＃61;$?
if [[ $icmp -ne 0 ]]; then
     echo "net.ipv4.icmp_echo_ignore_all&＃61;1" >> /etc/sysctl.conf
     echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
fi
echo "安装 ipvsadm 服务&＃xff01;"
yum -y install ipvsadm
ipvsadm -A -t $VIP -s wrr
for ip in $RIP1 $RIP2
do
     ipvsadm -a -t $VIP:$port -r $ip:$port -m
done
f、我们写个监控脚本&＃xff0c;来监控两台 Real Server 能否正常访问&＃xff0c;并动态的实时修改 ipvsadm 配置&＃xff08;由于目前为止我们还没学习类似 keeplive 的高可用方案&＃xff0c;因此以脚本代替。&＃xff09;
#!/bin/bash
VIP&＃61;192.168.20.136
RIP1&＃61;172.16.0.3
RIP2&＃61;172.16.0.4
port&＃61;80
while :
do
     for IP in $RIP1 $RIP2
     do
         curl http://$IP &> /dev/null
         web_status&＃61;$?
         ipvsadm -Ln | grep $IP &> /dev/null
         lvs_status&＃61;$?
        if [[ $web_status -ne 0 && $lvs_status -eq 0 ]]; then
             ipvsadm -d -t $VIP:$port -r $IP:$port
        elif [[ $web_status -eq 0 && $lvs_status -ne 0 ]]; then
             ipvsadm -a -t $VIP:$port -r $IP:$port -m
        fi
     done
     sleep 1
done
g、由于我们在配置 ipvsadm 的时候并没写明权重&＃xff0c;如果后期&＃xff0c;我们要对权重和调度算法进行调整时&＃xff0c;可以使用以下命令
ipvsadm -E -t 192.168.20.136 -s rr
或者可以将其写入安装脚本中。
h、查看ipvsadm 负载均衡状态
ipvsadm -Ln
如图&＃xff1a;
i、查看ipvsadm负载均衡连接状态
ipvsadm -lnc
或者
watch -n1 ipvsadm -lnc     表示1秒钟刷新一次&＃xff0c;这里的时间时可以修改的&＃xff0c;也可以为小数&＃xff0c;比如 watch -n0.5 ipvsadm -lnc
如图&＃xff1a;
j、验证
我们分别在Real Server中新建index.php文件
Real ServerA 中index.php文件内容为&＃xff1a;Real ServerA
Real ServerB 中index.php文件内容为&＃xff1a;Real ServerB
然后&＃xff0c;我们访问 http://192.168.20.136
如图&＃xff1a;
由于&＃xff0c;用浏览器访问时会有缓存&＃xff0c;导致可能刷新很多遍页面还是 Real ServerA 或者 Real ServerB &＃xff0c;所以&＃xff0c;我这里分别用两个不同的浏览器进行访问
我们也可以在 Linux 服务器中用 curl 进行访问&＃xff0c;curl没有缓存&＃xff0c;访问结果会向第一张图那样

转:https://blog.51cto.com/4746316/2320596

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