LVS 负载均衡之工作原理说明(DR模式)

2018-01-12 11:13:10来源:网络收集作者:咖啡不加糖人点击

分享

阿里云爆款

LVS-DR模式:每个Real Server上都有两个IP:VIP和RIP,但是VIP是隐藏的,就是不能提供解析等功能,只是用来做请求回复的源IP的,Director上只需要一个网卡,然后利用别名来配置两个IP:VIP和DIP,在DIR接收到客户端的请求后,DIR根据负载算法选择一台rs sever的网卡mac作为客户端请求包中的目标mac,通过arp转交给后端rs serve处理,后端再通过自己的路由网关回复给客户端。


LVS 负载均衡之工作原理说明(DR模式)


CIP:192.168.1.13
VIP:192.168.1.100
DIR: 192.168.1.2
RS :192.168.1.10、192.168.1.11和192.168.1.12(提供http服务)


整个请求过程示意:


这里假设CIP的mac地址为:00-50-56-C0-00-08 ,DIR的Eth0的mac地址为:00-50-56-C0-00-01, RIP1的mac地址为: D0-50-99-18-18-15。CIP在请求之前会发一个arp广播包,即请求“谁是VIP”,由于所有的DIR和RIP都在一个物理网络中,而DIR和RIP都有VIP地址,为了让请求发送到DIR上,所以必须让RIP不能响应CIP发出的arp请求(这也是为什么RIP上要把VIP配置在lo口以及要仰制arp查询和响应)这时客户端就会将请求包发送给DIR,接下来就是DIR的事情了:


① client向目标vip发出请求,DiR接收。此时IP包头及数据帧头信息如下:


src mac
dst mac
src ip
src port
dst ip
dst port
00-50-56-C0-00-08
00-50-56-C0-00-01
192.168.1.13
10011
192.168.1.100
80


② DIR根据负载均衡算法选择一台active的RS(RIP1),将此RIP1所在网卡的mac地址作为目标mac地址,发送到局域网里。此时IP包头及数据帧头信息如下:


src mac
dst mac
src ip
src port
dst ip
dst port
00-50-56-C0-00-01
D0-50-99-18-18-15
192.168.1.13
10011
192.168.1.100
80


③RIP1(192.168.1.10)在局域网中收到这个帧,拆开后发现目标IP(VIP)与本地匹配,于是处理这个报文。随后重新封装报文,发送到局域网。此时IP包头及数据帧头信息如下:


src mac
dst mac
src ip
src port
dst ip
dst port
D0-50-99-18-18-15
00-50-56-C0-00-08
192.168.1.100
80
192.168.1.13
10011


如果client与VS同一网段,那么client(192.168.10.13)将收到这个回复报文。如果跨了网段,那么报文通过gateway/路由器经由Internet返回给用户。在实际情况下,可能只有一个公网,其他都是内网,这时VIP绑定地址应该是公网那个ip,或者利用路由器静态NAT映射将公网与内网vip绑定也行。


LVS负载均衡模式—DR模式特点:


各RIP 必须与 DIP 在同一个网络中(相同的广播域);
RS 的 RIP 可以使用私有地址,也可以使用公网地址,以方便配置;
不支持支持端口映射;
RS可以使用必须为uninx操作系统(OS);且RS需要仰制arp,需要在loopback配置vip;
Director 仅负责处理入站请求,响应报文由 Realserver 直接发往客户端;
Realserver 不能将网关指向 DIP,而直接使用前端网关响应请求报文;

优点:负载均衡器只负责将请求包分发给物理服务器,而物理服务器将应答包直接发给用户。所以,负载均衡器能处理很巨大的请求量,这种方式,一台负载均衡能为 超过100台的物理服务器服务,负载均衡器不再是系统的瓶颈。使用VS-DR方式,如果你的负载均衡器拥有100M的全双工网卡的话,就能使得整个 Virtual Server能达到1G的吞吐量。甚至更高;


不足:但是,这种方式需要所有的DIR和RIP都在同一广播域;不支持异地容灾。


总结:LVS-DR是三种模式中性能最高的一种模式,比LVS-NAT模式下负载的RS serve更多,通常在100台左右,对网络环境要求更高,也是日常应用的最多的一种工作模式。


关于lvs-dr模式下一些疑问:


1、LVS/DR如何处理请求报文的,会修改IP包内容吗?


vs/dr本身不会关心IP层以上的信息,即使是端口号也是tcp/ip协议栈去判断是否正确,vs/dr本身主要做这么几个事:


①接收client的请求,根据你设定的负载均衡算法选取一台realserver的ip;
②以选取的这个ip对应的mac地址作为目标mac,然后重新将IP包封装成帧转发给这台RS;
③在hash table中记录连接信息。


vs/dr做的事情很少,也很简单,所以它的效率很高,不比硬件负载均衡设备差多少,数据包、数据帧的大致流向是这样的:client –> VS –> RS –> client


2、RealServer为什么要在lo接口上配置VIP?在出口网卡上配置VIP可以吗?


既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包,首先必须要让RS能接收到这个包。在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client。不可以将VIP设置在出口网卡上,否则会响应客户端的arp request,造成client/gateway arp table紊乱,以至于整个load balance都不能正常工作。


3、RealServer为什么要抑制arp帧?


我们知道仰制arp帧需要在server上执行以下命令,如下:


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

因为arp对逻辑口没有意义。实际上起作用的只有以下两条:


echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

即对所有的物理网卡设置arp仰制。对仰制所有的物理网卡设置arp仰制是为了让CIP发送的请求顺利转交给DIR以及防止整个LVS环境arp表混乱,不然容易导致整个lvs不能工作。


4、LVS/DR load balancer(director)与RS为什么要在同一网段中?


lvs/dr它是在数据链路层来实现的,即RIP必须能够接受到DIR的arp请求,如果不在同一网段则会隔离arp,这样arp请求就不能转发到指定的RIP上,所以director必须和RS在同一网段里面。


5、为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip(即DIP)?


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。 没有健康检查机制的HA或者Load Balance则没有存在的实际意义。


6、LVS/DR ip_forward需要开启吗?


不需要。因为director跟realserver是同一个网段,无需开启转发。


7、director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗?


lvs/dr里,director的vip的netmask 没必要设置为255.255.255.255,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。


参考文章


LVS项目介绍
LVS集群的体系结构
LVS集群中的IP负载均衡技术
LVS集群的负载调度


最新文章

123

最新摄影

微信扫一扫

第七城市微信公众平台