集群及LVS简介 、 LVS-NAT集群 、 LVS-DR集群
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
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表－2 ipvsadm语法案例
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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
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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。
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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。
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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。
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图-3
表-4
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为什么本实验中web1和web2要采用4网段IP？如图-4所示。
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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。
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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！
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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。
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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
