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lvs

本文转载自  查看原文  2021-10-14 13:09  88    linux/ lvs

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lvs

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ARP 协议
考点：
1.什么是ARP协议,ARP协议的工作原理

  全称 "Address Resolution Protocol" 地址解析协议。
  使用ARP协议可以通过ip地址获取物理地址(MAC地址)
  局域网中第一次通讯，ARP广播寻找目标主机，并缓存ip对应的MAC到本机的ARP表中。通讯的双方必须在一个网段。

​ 2. ARP带来的实际问题

利用arp缓存表进行arp欺骗，当有一台主机使用arp欺骗伪造网关mac地址导致不能上网，该如何排查

 - 设备接入时进行mac地址登记

​ 3.迁移网关和高可用服务器后无法上网

arping广播自己的mac地址
	/sbin/arping -I eth0 -c 3 -s 10.0.0.162 10.0.0.253
	/sbin/arping -U -I eth0 10.0.0.162

​ 4.命令

arp -a 查看arp缓存表
arp -d 清空arp缓存表

​ 5.应用场景

lvs DR 模式

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  1. lvs(linux virtual server) 可以代理TCP和UDP,并发量几万到10万
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项目介绍
集群的体系结构
集群中的ip负载均衡技术
集群中的负载调度

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2.术语
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VIP virtual ip address 虚拟ip地址
RIP real server ip address 真实的ip节点,web的地址
DIP director ip address 负载均衡器的内网ip
CIP client ip address 客户端的ip

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3.工作模式
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NAT模式 network address translation
TUN模式 tunneling
DR模式 direct routing 直接路由
FULLNAT模式 full network address translation

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3.1.DR模式direct routing 直接路由
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请求过程
	1.请求数据携带CIP和VIP 到达LVS， LVS通过调度算法选择一台后端主机并修改ARP表中VIP对应的mac地址转发到该realserver上。
	2.realserver 核验VIP和MAC，realserver 发现MAC地址是自己的但是VIP不是自己的，这时间会丢弃请求的数据包(通过在 realserver 上配置VIP解决该问题)
	3.局域网中同时配置多个VIP 会导致IP冲突，争抢路由广播(通过在lo 上配置vip,并通过内核抑制realserver的接收路由广播)
	4.realserver处理完毕经路由直接将结果发送给CIP 
特点
	1.要求在同一局域网内
	2.负载均衡器只做了mac地址的转发，因此只能代理相同端口
	3.webserver需要外网ip
	4.优点：并发很高 
	
	客户端CIP--->lvs --->分发到RIP--->直接将结果返回到客户端
				|
				|
			修改ARP中的mac地址为web物理地址
				
			a.在真实的web机器上绑定ifconfig lo:0 vip/24 up
			b.抑制ARP

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3.2.NAT模式 network address translation
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请求时改目标ip,数据返回时修改源IP
请求过程
	1.请求数据到达LVS（CIP:VIP）
	2.LVS广播转发请求到一台RIP，并将数据包的目标ip修改成该RIP(CIP:RIP) prerouting
	3.RIP 处理后将数据包发送给网关（RIP网关必须为DIP）(RIP:CIP)
	4.LVS 转换源ip地址后转发给CIP(VIP:CIP) postroting
特点：	
	1.支持端口转化
	2.realserver 可以是内网
	3.对LVS 压力大
	2.负载均衡开启内核转发 net.ipv.ip_forward=1

fullnat Lvs同时修改源和目标地址，返回时同时修改源和目标地址。这样lvs可以是多台，在多台lvs之前的的路由器上使用OSPF技术聚合

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3.3.TUN模式 tunneling
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二次封装数据包
1.数据到达LVS ,LVS进行二次封装，在目标地址中添加新的IP指向RIP
2.到达RIP,webserver进行解包，获取到VIP(需要在webserver lo上添加辅助ip,同时抑制vip。类似DR模式)
3.直接返回数据到客户端
4.与DR模式相比可以跨网段，跨机房

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4.调度算法 有8种调度算法，常用4种
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rr	round-robin			轮询算法 静态
wrr	weight round-robin	加权轮询 静态
dh	destination hashing	目标地址hash算法
sh  source hashing  	原地址hash 算法
wlc	weight least-connect 加权最小连接数调度  动态
lc
lblc Locality-Based Least Connections  基于局部性的最少链接
LCLCR Locality-Based Least Connections with Replication  带复制的基于局部性最少链接
sed：最短预期延迟（Shortest Expected Delay）
nq	never queue schedure 永不排队

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5.DR模式安装配置
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环境

 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 192.168.0.2		DIP
 192.168.0.3		RIP	
 192.168.0.4		RIP
 192.168.0.20            VIP
 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

内核环境检查

lsmod |grep ip_vs    查看内核模块是否安装ip_vs(内核调度模块)
#如果有多个/usr/src/kernels/2.6.32 要与uname -r 一致
#如果没有要yum install kernel-devel
ln -s /usr/src/kernels/2.6.32-300.10.1.el5uek/ /usr/src/linux

安装ipvsadmin

wget  http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.26.tar.gz
tar xf ipvsadm-1.26.tar.gz
cd ipvsadm-1.26
#不需要configure,报错需要安装： yum install libnl* popt* -y
#rpm -ivh popt-static-1.13-7.el6.x86_64.rpm 
make && make install

把ip_vs 加载到内核 /sbin/ipvsadm 或者 modprobe ip_vs
检查内核如果出现ip_vs表示安装成功 lsmd|grep ip_vs

另一种方法通过yum 安装ipvsadm

vi /root/ipvs.sh

#!/bin/bash
ipvs_mods_dir="/usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs"
for i in $(ls $ipvs_mods_dir|grep -o "^[^.]*")
do
  /sbin/modinfo -F filename $i &>/dev/null
  if [ $? -eq 0 ];then
    /sbin/modprobe $i
  fi
done

#加载ipvs内核模块
sh /root/ipvs.sh
lsmod | grep ip_vs

#
yum install ipvsadm -y 
# 
ipvsadm -Ln
#

vi /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 0
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 0
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 0
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 0
sysctl -p

6.配置
6.1负载均衡端配置

#配置vip  lvs 上执行
ifconfig eth0:0 192.168.0.20/24 up
route add -host 192.168.0.20 dev eth0

6.2webserver 端配置

#在各个webserverd端绑定vip
#在 lo上配置，掩码32
ifconfig lo:0 192.168.0.20/32 up    
route add -host 192.168.0.20 dev lo
6.3 抑制webserver 端APR响应
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore	
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore	
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce	

#参数
arp_ignore 整数
外来ip请求的arp回应限制
0(默认)：只要网卡上有配的ip,ARP广播全部应答
1	：只回答接有网线的网卡上配置的IP
arp_announce 整数
对本地ip发出的arp回应作出相应级别的限制
0(默认) 在任意网络接口上的任何地址回应

快速启动

ipvsadm -A -t 192.168.0.20:80 -s rr -p 20	 添加虚拟主机
ipvsadm -a -t 192.168.0.20:80 -r 192.168.0.3 -g -w 1	添加web节点
ipvsadm -a -t 192.168.0.20:80 -r 192.168.0.4 -g -w 1	添加web节点
ipvsadm -L -n --stats

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9.ipvsadm 命令常用参数
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ipvsadm --help
ipvsadm -C 	清空原有配置
ipvsadm --set  20 5 60  # tcp tcpfin udp 超时时间
#删除虚拟主机
ipvsadm -D -t 192.168.0.20:80 
-A 添加虚拟主机
-t 指定VIP
-s 指定算法
-p 会话保持
#删除节点
#ipvsadm -d -t 192.168.0.20:80 -r 192.168.0.4 
-a 添加web节点
-r 添加节点
-g DR模式
-w 指定权重
ipvsadm -L -n  查看配置信息
ipvsadm -Ln --stats 
ipvsadm -Lnc	查看链接数及链接状态
ipvsadm -Ln --threshods
ipvsadm -Ln --timeout

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路由配合lvs

ipvsadm

ipvsadm - Linux Virtual Server administration

有两种基本的格式：

  1. ipvsadm COMMAND [protocol] service-address [scheduling-method] [persistence options]
  2. ipvsadm command [protocol] service-address server-address [packet-forwarding-method] [weight options]

格式1，用于维护 Virtual Server

格式2，用于维护RealServer

command 大写用于维护 virtual server，小写用于维护real server

短命令 长命令 解释
-A --add-service 添加virtual server
-E --edit-service 编辑virtual server
-D --delete-service 删除virtual server 及相关的real server
-C --clear 清空virtual server
-R --restore 从标准输入加载
-S --save 保存到标注输出
-a --add-server 添加real server
-e --edit-server 编辑real server
-d --delete-server 删除real server
-L,-l --list -Lnc 192.168.0.1
-Z --zero 清空匹配的包
--set tcp tcpfin udp 指定超时时间
--start-daemon master 主
--start-daemon backup 备
短命令 长命令 解释
-t --tcp-service tcp协议service
-u --udp-service udp协议service
-f --fwmark-service
-p --persistent [timeout] 回话保持，timeout 默认300s
-r --real-server
-g --gatewaying direct routing
-i --ipip tunneling
-m --masquerading NAT
-w --weight

scheduling-method

短命令 长 命 令
-s --scheduler rr round-robin
wrr weighted-round-robin
lc least-connection
wlc weighted-least-connection
lblc 相同客户端访问相同的服务，如果服务没有超负荷
lblcr
dh - Destination Hashing
sh Source hashing
sed - Shortest Expected Delay 最小延迟
nq Never Queue 1.优先分配到一个闲置的real server 、或最快的real server 2.如果都繁忙使用sed 调度算法

查询指令

短命令 长命令 解释
-c --connection 当前ipvs的 连接情况
--stats 输出状态信息
--rate 速率信息
--thresholds 输出real server的阈值信息
--persistent-conn 输出会话保持的信息
--sort 排序输出
--nosort 不排序
-n --numeric 不解析域名
--exact 精确的字节信息

事例

   ipvsadm -A -t 207.175.44.110:80 -s rr
   ipvsadm -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.1:80 -m
   ipvsadm -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.2:80 -m
   ipvsadm -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.3:80 -m
   ipvsadm -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.4:80 -m
   ipvsadm -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.5:80 -m

   Alternatively, this could be achieved in a single ipvsadm command.

   echo "
   -A -t 207.175.44.110:80 -s rr
   -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.1:80 -m
   -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.2:80 -m
   -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.3:80 -m
   -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.4:80 -m
   -a -t 207.175.44.110:80 -r 192.168.10.5:80 -m
   " | ipvsadm -R


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