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企业级负载均衡集群——lvs的DR模式（直接路由模式）详细说明

时间：2018-09-18 22:03:37

1.DR模式的原理

其实就是在一台主机上面搭建lvs服务器，设置lvs的工作模式是DR模式，lvs仅仅是一个调度器，它会把客户端的请求转发给后备服务器

DR模式直接由后备服务器把数据返回给客户端，不需要逆向发送数据包，此时lvs专注做调度就可，效率很高

此时lvs调度器叫做DS调度器(director server)，RS是真正的后端web服务器(real server)

Client发送请求 --> DS(调度器) -->prerouting --> INPUT -->postrouting -->RS（真正的服务器）–>lo回环接口 --> 网卡eth0 -->Client

整个过程的数据流向如下

用户（client）发送请求给调度器(DS)，DS调度器先把请求发往prerouting链（内核空间kernal space），确定请求的是不是VIP

到了INPUT链之后，如果请求的是集群服务，会在这里修改MAC地址，把源MAC地址改为DS的MAC地址

把目的MAC地址改为RS的MAC地址，此时IP仍然不变，处理完成后把请求发往postrouting链

检测请求的是否为RS（会检测请求的MAC地址），如果是，接受请求，把请求通过回环接口发给出口的网卡，再发回给客户端

数据在系统内的交流用的是回环接口，与外部的交流用的是网卡eth0

DR模式高效的原因就是RS服务器会直接响应客户端的请求，发送的请求一直往前发送数据包，不会再返回数据包给调度器

注意：这里的prerouting，input，postrouting都是iptables防火墙里面的链，如果不懂先回去复习iptables

2.DR模式中的名词解释

3.DR模式的特点

所有的请求报文都是由调度器（DS）进行调度的

DR模式不支持端口映射

RS和DS必须在同一网络，可以不在同一网段，使用交换机即可

MAC地址在第二层，数据链路层，还没有到IP所在的网络层

realserver的RIP和Director的DIP必须处于同一网段中，以便使用MAC地址进行通信

realserver上必须配置VIP地址，以便接收director转发过来的数据包，以及作为响应报文的源IP

realserver响应给客户端的数据包的源和目的IP为VIP—>CIP

director只处理入站请求，响应请求由realserver完成

七层调度（负载均衡），4层分摊流量

LVS（Linux Virtual Server）Linux虚拟服务器

附着在netfilter上，有5个内置的钩子函数处理内置的请求，工作在4层模型上，会强行改变数据的流向

它不接受请求，只是一个调度器，把请求发给后端真正的服务器（RS）

LVS包括两个东西：

（1）IPVS：工作在INPUT链，依附于5个内置钩子函数，其实就是一段代码，已经集成在LInux的源码中

（2）IPVSADM：具体编写策略的工具

DR模式改变的是MAC地址

DR模式可能会有人恶意连接，一直发送数据包给一台后端服务器，不轮询，导致后端服务器瘫痪，可以解决

4.搭建实验环境

一共需要3台rhel7.5版本的虚拟机

在真机中开启三台虚拟机

1台做lvs调度器，两台做后端轮询的web服务器，用真机分别连接三台虚拟机，真机本身是客户端

5.实现lvs调度器的DR模式

注意：虽然lvs的调度算法很多，为了实验效果明显起见，我们使用轮询算法

实验步骤如下

（1）在server1上面搭建lvs服务

yum search ipvsadm寻找这个服务（工具）yum install ipvsadm.x86_64 -y安装服务此时的虚拟机版本是7.5的，7.5版本的yum源的packages安装包中有LoadBalancer负载均衡模块，因此不再需要搭建负载均衡的yum源如果是6.5版本的yum源，需要搭建负载均衡的yum源才可以安装这个服务

（2）ipvsadm -l列出策略（查看调度策略）

（3）查看ipvsadm服务的基本信息

systemctl status ipvsadm.service可以看出这个服务的启动脚本vim /usr/lib/systemd/system/ipvsadm.service查看开启这个服务的时候都干了一些什么

（4）开启服务

systemctl start ipvsadm.service开启服务,错误

（5）cat /var/log/messages在日志里面查看服务启动错误的原因

（6）排除错误

touch /etc/sysconfig/ipvsadm 建立编写策略的文件systemctl start ipvsadm.service开启服务，正确systemctl status ipvsadm.service再次查看服务的状态

（7）配置服务

vim /etc/sysconfig/ipvsadm-config修改lvs服务的配置文件:no->yes,重启服务的时候保存策略

（8）设置DR模式的访问策略

ipvsadm -A -t 172.25.12.100:80 -s rr 设置客户端进入lvs调度器的入口地址，调度算法是轮询ipvsadm -a -t 172.25.12.100:80 -r 172.25.12.2:80 -g设置lvs的策略：入口的第一台后端服务器的信息ipvsadm -a -t 172.25.12.100:80 -r 172.25.12.3:80 -g设置lvs的策略：入口的第二台后端服务器的信息-s表示调度算法，rr表示轮询，-g表示lvs调度器工作在DR模式

cat /etc/sysconfig/ipvsadm 查看策略文件，发现没有策略systemctl restart ipvsadm.service重启服务的时候保存策略cat /etc/sysconfig/ipvsadm 查看策略文件，发现有策略

（9）设置两台后端服务器（server2和server3）的apache服务，也就是web服务

yum install httpd -y安装httpdvim /var/www/html/index.html编写共享页面systemctl restart httpd重启

（11）在lvs服务器上面查看刚才设置的调度策略（DR模式的轮询）

ipvsadm -l做解析，慢ipvsadm -nl不做解析，快

（12）测试前的准备工作

在真机里面测试，先做解析

在lvs(server1)上面设置用户访问的入口地址:ip addr add 172.25.8.100/24 dev eth0ip a查看

在后端服务器1(server2)上面设置用户访问的入口地址:ip addr add 172.25.8.100/24 dev eth0ip a查看

在后端服务器2(server3)上面设置用户访问的入口地址:ip addr add 172.25.8.100/24 dev eth0ip a查看

注意：在两个web服务器上设置用户访问的入口地址是为了web服务器可以直接给客户端发送资源，不需要再返回给调度器

因为客户端访问的是入口地址，如果不适用入口地址给客户发送资源，客户可能不会接收这个数据包

如果直接在客户端curl 172.25.8.100发现客户端要不到资源

因为DR工作模式是：client->vs->rs->client，由后备服务器端直接送回资源给客户端

但是客户端问172.25.8.100要的资源，后端服务器直接把资源给客户端，客户端不会识别

因此要在两个后端服务器上面设置入口地址

（13）在真机上面测试

第一次

第二次

第三次

注意：此时客户端访问资源有时候轮询，有时候不轮询，出现这样的现象是为什么呢？

造成这种情况的原因是因为DR模式是通过修改MAC地址进行访问的，调度器和两台web服务器上都有172.25.8.100这个入口地址ip

所以客户端在请求的时候，三台虚拟机都有可能回复请求，客户端会记录回复他的那台虚拟机的mac地址

所以下次在访问的时候他会找记录过的mac地址对应的虚拟机（有可能是真实的服务器）直接访问

这在现实中是不允许的，因为如果请求全部发往后端某一台真正的服务器的话，这台服务器会因为压力过大而宕机

而且，直接访问后端的真正的服务器，我们的server1（LVS调度器）也就没有起到作用

并没有实现真正意义上的负载均衡，这也是DR模式的一个缺点

这就类似于DDOS攻击，有可能会导致后端服务器瘫痪，造成用户不能正常访问资源

（14）在客户端查看它访问的入口地址的主机的MAC地址是多少

（15）在客户端删除刚才记录的MAC地址，再次访问

6.现在解决DR模式不轮询的问题，因为DR模式使用的是MAC地址

会造成DDOS攻击，导致后端服务器瘫痪

因为客户端第一次访问172.25.8.100的时候server1,server2,server3均可以接收客户端的请求，这个是随机的

有可能不会经过lvs调度器，客户端直接问web服务器要资源

在两个web后端上进行设置，防止ddos攻击

在server2（第一个后端服务器）上进行设置

（1）yum install -y arptables_jf安装针对MAC地址的防火墙管理工具

（2）arptables -nL查看设置的访问规则，没有，因为还没有进行设置

（3）man arptable可以查看设置规则

（4）设置规则

arptables -A INPUT -d 172.25.8.100 -j DROP丢弃客户端的直接访问arptables -A OUTPUT -s 172.25.8.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.8.2使自己以172.25.8.100的身份发送资源给客户端cat /etc/sysconfig/arptables查看规则arptables-save > /etc/sysconfig/arptables保存策略cat /etc/sysconfig/arptables再次查看systemctl start arptables.service重启服务systemctl status arptables.service

在两个web服务器上面进行同样的操作，server3（后端服务器）同理

在真机上面进行测试

此时做完这个：就可以实现调度了

web2和web3就不会接受客户端的请求了，每次客户端的访问只能由调度器接受

只有调度器才会接收这个请求，因此也就是通过lvs调度器的mac地址，因此可以实现正常访问

通过调度器访问时，因为调度器里面设置了调度规则，因此可以实现正常访问

清除缓存，发现轮询了

再次清除缓存，发现轮询了

可以看到客户端此时访问的MAC地址是lvs调度器的MAC地址