LVS简单实现NAT&DR模型

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LVS：Linux Virtual Server

一个由章文嵩博士发起的自由软件项目，它的官方站点是 www.linuxvirtualserver.org。

现在 LVS 已经是 Linux 标准内核的一部分，在 Linux2.4 内核以前，使用 LVS 时必须要重新编译内核以支持 LVS 功能模块，但是从 Linux2.4 内核以后，已经完全内置了 LVS 的各个功能模块，无需给内核打任何补丁，可以直接使用 LVS 提供的各种功能。

LVS 是 LB 集群的一种软件实现方案，类似的有 haproxy,nginx,ats(apache traffice server),perbal 等。

硬件实现方法：F5 公司的 BIG-IP(中高端 60W+ 一台)，Citrix 的 Netscaler，A10 公司的 A10 等。

LVS 的组成：ipvs/ipvsadm

ipvs: 工作于内核空间 netfilter 中的 INPUT 链上的程序，可根据用户定义的集群实现请求转发

ipvsadm: 用户空间的命令行工具，用于管理集群服务及集群服务上的 real server

ipvsadm 命令的用法：由于此命令的选项很多，可归纳为两类，

①管理集群服务：

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]]
/*
   -A: 添加
   -E: 修改
   -t:TCP
   -u:UDP
   -f:firewall mark 
   service-address:
        -t,tcp,vip:port
        -u,udp,vip:port
        -f,fwm,mark 
   -s scheduler: 调度方法，默认是 wlc  
*/
ipvsadm -D -t|u|f service-address
//  -D: 删除

②管理集群上的 RS：

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
/*            
    -a: 增加
    -e: 修改
    -r server-address：RS 的地址，rip[:port]
    -g:gateway,dr(默认)
    -i:ipip,tun
    -m:masquerade,nat
*/

③查看

ipvsadm -L|l [options]
/*           
    -n,--numeric: 数字格式显示 IP 和 PORT
    --exact: 精确值
    -c,--connection: 显示 IPVS 连接
    --stats: 统计数据
    --rate: 速率
*/

④保存和重载

//保存：
ipvsadm -S > /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
ipvsadm-save > /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
//重载：
ipvsadm -R < /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
ipvsadm-restore < /PATH/TO/SOME_RULE_FILE

⑤清空

//清空规则
ipvsadm -C
//清空计数器
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

LVS-NAT 模型实现

Director: 双网卡

外网地址：192.168.1.102(VIP)

内网地址：172.18.100.6(DIP)

RS1：装载 httpd 做测试

内网地址：172.18.100.11

RS2：装载 httpd 做测试

内网地址：172.18.100.12

部署：

(1)关闭防火墙，Selinux;RS1,RS2 安装 httpd，并写好测试页面，开启服务，确保服务可用。

(2)Director 关闭防火墙，Selinux; 清空 iptables 规则，开启内核 ipv4_forward 功能

echo 1 >> /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

(3)安装 ipvsadm 命令行工具

yum -y install ipvsadm

(4)设定集群规则

ipvsadm -A -t 192.168.1.102:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.1.102:80 -r 172.18.100.11 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.102:80 -r 172.18.100.12 -m -w 1

(5)查看指定的规则

ipvsadm -Ln

LVS 简单实现 NAT&DR 模型

(6)启动另外一个主机开始测试，效果如下：

LVS 简单实现 NAT&DR 模型

总结：

LVS-NAT 设计要点：

(1)VIP 和 RIP 必须在同一 IP 网络，RIP 的网关要指向 DIP

(2)支持端口映射

LVS-NAT 的缺点：

在 LVS/NAT 的集群系统中，请求和响应的数据报文都需要通过负载调度器 (Director)，当真实服务器(RealServer) 的数目在 10 台和 20 台之间时，负载调度器 (Director) 将成为整个集群系统的新瓶颈。

LVS-DR 模型实现

Director:

eno16777736:192.168.1.102(DIP)设置 DIP 目的：如果是用了 keepalived 等工具做 HA 或者 Load Balance, 则在健康检查时需要用到 DIP。

eno16777736:0:192.168.1.100(VIP)

RS1:192.168.1.103

RS2:192.168.1.104

部署：

(1)关闭防火墙，Selinux;RS1,RS2 安装 httpd，并写好测试页面，开启服务，确保服务可用。

(2)Director 上设置 VIP：

ifconfig eno16777736:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255
route add -host 192.168.1.100 dev eno16777736:0

/*
lvs/dr 里，director 的 vip 的 netmask 没必要一定设置为 255.255.255.255，也不需要再去
route add -host $VIP dev eth0:0
director 的 vip 本来就是要像正常的 ip 地址一样对外通告的, 不要搞得这么特殊.
*/

(3)Director 上设置规则：

ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s wrr
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.103 -g -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.104 -g -w 2

(4)RS1 和 RS2 的设置: 主要是调整内核参数和物理接口 lo 的地址绑定，通过脚本实现：

#!/bin/bash
#
VIP=$2
case "$1" in
start)
    echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore            
    echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
    route add -host $VIP dev lo:0
    ;; 
stop)
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore            
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    route del  $VIP
    ;; 
*)
    echo "Tips:$0{start|stop}"
    ;;
esac