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集群及LVS简介、 LVS-NAT集群、 LVS-DR集群

小白2年前 (2022-01-27)CLUSTER297160

集群

将很多机器组织到一起，作为一个整体对外提供服务
集群在扩展性、性能方面都可以做到很灵活
集群分类：

负载均衡集群：Load Balance
高用可用集群：High Availability
高性能计算：High Performance Computing

LVS

LVS：Linux Virtual Server，Linux虚拟服务器
实现负载均衡集群
作者：章文嵩。国防科技大学读博士期间编写
LVS的工作模式：

NAT：网络地址转换
DR：路由模式
TUN：隧道模式

术语：

调度器：LVS服务器
真实服务器Real Server：提供服务的服务器
VIP：虚拟地址，提供给用户访问的地址
DIP：指定地址，LVS服务器上与真实服务器通信的地址
RIP：真实地址，真实服务器的地址

常见的调度算法，共10个，常用的有4个：

轮询rr：Real Server轮流提供服务
加权轮询wrr：根据服务器性能设置权重，权重大的得到的请求更多
最少连接lc：根据Real Server的连接数分配请求
加权最少连接wlc：类似于wrr，根据权重分配请求

配置LVS NAT模式

环境准备

client1：eth0->192.168.4.10，网关192.168.4.5
lvs1: eth0 -> 192.168.4.5；eth1->192.168.2.5
web1：eth1->192.168.2.100；网关192.168.2.5
web2：eth1->192.168.2.200；网关192.168.2.5

# 创建4台虚拟机

[root@zzgrhel8 ~]# clone-vm7

Enter VM number: 1 # 此处填的数字，是虚拟机编号

[root@zzgrhel8 ~]# clone-vm7

Enter VM number: 2

[root@zzgrhel8 ~]# clone-vm7

Enter VM number: 3

[root@zzgrhel8 ~]# clone-vm7

Enter VM number: 4

# 查看虚拟机

[root@zzgrhel8 ~]# virsh list --all

Id 名称状态

--------------------------

- tedu_node01 关闭

- tedu_node02 关闭

- tedu_node03 关闭

- tedu_node04 关闭

# 启动虚拟机
[root@zzgrhel8 ~]# for i in {1..4}
> do
> virsh start tedu_node0$i
> done
# 初始化虚拟机
[root@zzgrhel8 ~]# virsh console tedu_node01  # 连接tedu_node01控制台
localhost login: root
Password: 123456
# 登陆之后，将以下内容粘贴到终端
hostnamectl set-hostname client1
nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.4.10/24
nmcli connection down eth0
nmcli connection up eth0
echo a | passwd --stdin root
nmcli connection modify eth0 ipv4.gateway 192.168.4.5
nmcli connection down eth0
nmcli connection up eth0
# 退出
[root@localhost ~]# exit
# 退出之后，按ctrl+]可回到真机
# 真机通过ssh连接client1
[root@zzgrhel8 ~]# rm -f ~/.ssh/known_hosts 
[root@zzgrhel8 ~]# ssh 192.168.4.10
# 配置第2台机器作为lvs1
[root@zzgrhel8 ~]# virsh console tedu_node02
Kernel 3.10.0-862.el7.x86_64 on an x86_64
localhost login: root
Password: 123456
# 登陆之后，将以下内容复制到命令行
hostnamectl set-hostname lvs1
nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.4.5/24
nmcli connection down eth0
nmcli connection up eth0
nmcli connection modify eth1 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.2.5/24
nmcli connection down eth1
nmcli connection up eth1
echo a | passwd --stdin root
# 退出
[root@localhost ~]# exit
# 退出之后，按ctrl+]可回到真机
# 真机通过ssh连接lvs1
[root@zzgrhel8 ~]# ssh 192.168.4.5
# 配置第3台机器作为web1
[root@zzgrhel8 ~]# virsh console tedu_node03
localhost login: root
Password: 123456
# 登陆之后，将以下内容复制到命令行
hostnamectl set-hostname web1
nmcli connection modify eth1 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.2.100/24
nmcli connection down eth1
nmcli connection up eth1
nmcli connection modify eth1 ipv4.gateway 192.168.2.5
nmcli connection down eth1
nmcli connection up eth1
echo a | passwd --stdin root
# 退出
[root@localhost ~]# exit
# 退出之后，按ctrl+]可回到真机
# 真机通过ssh连接web1
[root@zzgrhel8 ~]# ssh 192.168.2.100
# 配置第4台机器作为web2
[root@zzgrhel8 ~]# virsh console tedu_node04
localhost login: root
Password: 123456
# 登陆之后，将以下内容复制到命令行
hostnamectl set-hostname web2
nmcli connection modify eth1 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.2.200/24
nmcli connection down eth1
nmcli connection up eth1
nmcli connection modify eth1 ipv4.gateway 192.168.2.5
nmcli connection down eth1
nmcli connection up eth1
echo a | passwd --stdin root
# 退出
[root@localhost ~]# exit
# 退出之后，按ctrl+]可回到真机
# 真机通过ssh连接web2
[root@zzgrhel8 ~]# ssh 192.168.2.200

通过clone-vm7创建出来的虚拟机器，如果有192.168.4.0网段的地址，yum已经配置了。虚拟机已关闭selinux和防火墙。
配置LVS NAT模式步骤
配置2台web服务器

[root@web1 ~]# vim /etc/yum.repos.d/local.repo 
[local_repo]
name=CentOS-$releasever - Base
baseurl=ftp://192.168.2.254/centos-1804
enabled=1
gpgcheck=0
[root@web2 ~]# vim /etc/yum.repos.d/local.repo 
[local_repo]
name=CentOS-$releasever - Base
baseurl=ftp://192.168.2.254/centos-1804
enabled=1
gpgcheck=0
[root@web1 ~]# yum install -y httpd
[root@web2 ~]# yum install -y httpd
# 创建测试页面
[root@web1 ~]# echo "192.168.2.100" > /var/www/html/index.html
[root@web2 ~]# echo "apache web server2" > /var/www/html/index.html
[root@web1 ~]# systemctl enable httpd --now
[root@web2 ~]# systemctl enable httpd --now
# 在lvs1上测试到web服务器的访问
[root@lvs1 ~]# curl http://192.168.2.100/
192.168.2.100
[root@lvs1 ~]# ^100^200   # 将上一条命令中的100换成200，执行
curl http://192.168.2.200/
apache web server2

确保lvs1的ip转发功能已经打开。该功能需要改变内核参数

# 查看ip转发功能的内核参数
[root@lvs1 ~]# sysctl -a    # 查看所有的内核参数
[root@lvs1 ~]# sysctl -a | grep ip_forward  # 查看ip_foward参数
net.ipv4.ip_forward = 1   # 1表示打开转发，0表示关闭转发
# 永久设置打开ip_forward功能
[root@lvs1 ~]# echo 'net.ipv4.ip_forward = 1' >> /etc/sysctl.conf 
[root@lvs1 ~]# sysctl -p
# 测试从客户端到服务器的访问
[root@client1 ~]# curl http://192.168.2.100/
192.168.2.100
[root@client1 ~]# curl http://192.168.2.200/
apache web server2

安装LVS

[root@lvs1 ~]# yum install -y ipvsadm

ipvsadm使用说明

[root@lvs1 ~]# ipvsadm
-A: 添加虚拟服务器
-E: 编辑虚拟服务器
-D: 删除虚拟服务器
-t: 添加真实tcp服务器
-u: 添加真实udp服务器
-s: 指定调度算法。如轮询rr/加权轮询wrr/最少连接lc/加权最少连接wlc
-a: 添加虚拟服务器后，向虚拟服务器中加入真实服务器
-r: 指定真实服务器
-w: 设置权重
-m: 指定工作模式为NAT
-g: 指定工作模式为DR

配置LVS

# 为web服务器创建虚拟服务器，使用rr调度算法
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s rr
# 查看配置
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -Ln
# 向虚拟服务器中添加RIP
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 -w 1 -m
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -w 2 -m
# 查看配置
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -Ln
# 验证
[root@client1 ~]# for i in {1..4}
> do
> curl http://192.168.4.5/
> done
apache web server2
192.168.2.100
apache web server2
192.168.2.100
# 删除配置。（如果配置有错，用以下命令删除重配置）
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -D -t 192.168.4.5:80
# 修改调度模式为加权轮询
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -E -t 192.168.4.5:80 -s wrr
# 验证配置
[root@client1 ~]# for i in {1..6}; do curl http://192.168.4.5/; done
apache web server2
apache web server2
192.168.2.100
apache web server2
apache web server2
192.168.2.100

LVS DR模式

LVS DR模式，LVS主机和web服务器都是单网卡。它们连在同一网络中
修改实验环境

client1：eth0-> 192.168.4.10
lvs1：eth0->192.168.4.5，删除eth1的IP
web1：eth0->192.168.4.100，删除eth1的IP
web2：eth0->192.168.4.200，删除eth1的IP

# 删除lvs虚拟服务器配置
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -D -t 192.168.4.5:80
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -Ln
# 删除lvs1上eth1的配置
[root@lvs1 ~]# nmcli connection modify eth1 ipv4.method disabled ipv4.addresses ''
[root@lvs1 ~]# ifdown eth1
# 修改web1的配置：停掉eth1的地址。配置eth0的地址为192.168.4.100
# 进入网卡配置文件目录
[root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
# eth0网卡的配置文件叫ifcfg-eth0
[root@web1 network-scripts]# ls ifcfg-eth*
ifcfg-eth0  ifcfg-eth1ifcfg-eth2  ifcfg-eth3
# 配置eth0地址
[root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-eth0
TYPE=Ethernet             # 网络类型为以太网
BOOTPROTO=none            # IP地址是静态配置的，也可以用static
NAME=eth0                 # 为设备重命名
DEVICE=eth0               # 网卡设备名
ONBOOT=yes                # 开机激活网卡
IPADDR=192.168.4.100      # IP地址
NETMASK=255.255.255.0     # 子网掩码
GATEWAY=192.168.4.254     # 网关
[root@web1 network-scripts]# ifdown eth0; ifup eth0  # 禁用激活网卡
# 在web1上停掉eth1
[root@web1 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
NAME=eth1
DEVICE=eth1
ONBOOT=no
[root@web1 ~]# ifdown eth1
# 修改web2的网络
[root@web2 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
NAME=eth0
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.4.200
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.4.254
[root@web2 ~]# ifdown eth0; ifup eth0
[root@web2 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
NAME=eth1
DEVICE=eth1
ONBOOT=no
[root@web2 ~]# ifdown eth1   # 终端卡住，关掉它，在新终端重新连

配置LVS DR模式

在lvs1的eth0上配置vip 192.168.4.15。通过为eth0创建逻辑端口的方式配置vip，为逻辑端口起名为eth0:0

[root@lvs1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@lvs1 network-scripts]# cp ifcfg-eth0 ifcfg-eth0:0
[root@lvs1 network-scripts]# vim ifcfg-eth0:0
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
NAME=eth0:0
DEVICE=eth0:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.4.15
PREFIX=24
[root@lvs1 network-scripts]# ifup eth0:0
# 查看新的地址
[root@lvs1 network-scripts]# ifconfig

在2台web服务器的lo上配置vip 192.168.4.15

[root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web1 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.4.15
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=192.168.4.15
BROADCAST=192.168.4.15
ONBOOT=yes
NAME=lo:0
[root@web1 network-scripts]# ifup lo:0
[root@web1 network-scripts]# ifconfig 
# 把web1的配置拷贝到web2上
[root@web1 network-scripts]# scp ./ifcfg-lo:0 192.168.4.200:/etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web2 ~]# ifup lo:0
[root@web2 ~]# ifconfig

在2台web服务器上配置内核参数，使得它们不响应对192.168.4.15的请求

[root@web1 ~]# sysctl -a | grep arp_ignore
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 0
[root@web1 ~]# sysctl -a | grep arp_announce
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 0
[root@web1 ~]# vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@web1 ~]# sysctl -p
[root@web2 ~]# vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@web2 ~]# sysctl -p

在lvs1上配置虚拟服务器

# 创建虚拟服务器
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.15:80 -s wlc
# 向虚拟服务器中加真实服务器
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.100 -w 1 -g
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.200 -w 2 -g
# 查看配置
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -Ln
# 客户验证
[root@client1 ~]# for i in {1..6}; do curl http://192.168.4.15/; done
apache web server2
192.168.2.100
apache web server2
apache web server2
192.168.2.100
apache web server2

lvs本身没有应用服务器监控功能，如果web服务器出现问题，需要手工从规则中删掉

[root@web1 ~]# systemctl stop httpd
# 客户端访问时，转发到web1上的请求，将会拒绝连接
[root@client1 ~]# for i in {1..6}; do curl http://192.168.4.15/; done
apache web server2
curl: (7) Failed connect to 192.168.4.15:80; 拒绝连接
apache web server2
apache web server2
curl: (7) Failed connect to 192.168.4.15:80; 拒绝连接
apache web server2
# 的规则中删除web1
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -d -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.100
[root@client1 ~]# for i in {1..6}; do curl http://192.168.4.15/; done
apache web server2
apache web server2
apache web server2
apache web server2
apache web server2
apache web server2

附：出错时，排错步骤：

# 在lvs上可以访问到web服务器
[root@lvs1 ~]# curl http://192.168.4.100/
192.168.2.100
[root@lvs1 ~]# curl http://192.168.4.200/
apache web server2
# 查看vip
[root@lvs1 ~]# ifconfig eth0:0
eth0:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.4.15  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.4.255
        ether 52:54:00:0d:fb:79  txqueuelen 1000  (Ethernet)
[root@web1 ~]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.4.15  netmask 255.255.255.255
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
# 查看内核参数
[root@web1 ~]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
# 查看规则
[root@lvs1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.15:80 wlc
  -> 192.168.4.100:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.4.200:80             Route   2      0          0

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