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2012-01-17 08:31:42
原文地址:LVS-DR工作原理图文详解(转载) 作者:qingheliu
为了阐述方便,我根据官方原理图另外制作了一幅图,如下图所示:VS/DR的体系结构:
我将结合这幅原理图及具体的实例来讲解一下LVS-DR的原理,包括数据包、数据帧的走向和转换过程。
官方的原理说明:Director接收用户的请求,然后根据负载均衡算法选取一台realserver,将包转发过去,最后由realserver直接回复给用户。
实例场景设备清单:
说明:我这里为了方便,client是与vip同一网段的机器。如果是外部的用户访问,将client替换成gateway即可,因为IP包头是不变的,变的只是源mac地址。
① client向目标vip发出请求,Director接收。此时IP包头及数据帧头信息如下:
② VS根据负载均衡算法选择一台active的realserver(假设是192.168.57.122),将此RIP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:
③ realserver(192.168.57.122)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:
④ 如果client与VS同一网段,那么client(192.168.57.135)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。
LVS/DR模式工作原理的常见问题。
1. LVS/DR如何处理请求报文的,会修改IP包内容吗?
1.1 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
1.2 前面已作了回答,vs/dr不会修改IP包的内容.
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?
2.1 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。
2.2 答案是不可以将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?
这个问题在上一问题中已经作了说明,这里结合实施命令进一步阐述。我们在具体实施部署的时候都会作如下调整:
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
我相信很多人都不会弄懂它们的作用是什么,只知道一定得有。我这里也不打算拿出来详细讨论,只是作几点说明,就当是补充吧。
3.1
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
这两条是可以不用的,因为arp对逻辑接口没有意义。
3.2 如果你的RS的外部网络接口是eth0,那么
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce其实真正要执行的是:
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce所以我个人建议把上面两条也加到你的脚本里去,因为万一系统里上面两条默认的值不是0,那有可能是会出问题滴。
arp_ignore:
定义对目标地址为本地IP的ARP询问不同的应答模式0
0 - (默认值): 回应任何网络接口上对任何本地IP地址的arp查询请求
1 - 只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求
2 -只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求,且来访IP必须在该网络接口的子网段内
3 - 不回应该网络界面的arp请求,而只对设置的唯一和连接地址做出回应
4-7 - 保留未使用
8 -不回应所有(本地地址)的arp查询
确定了向外发送ARP请求的发出地址 也即使VIP 地址
arp_announce - INTEGER
对网络接口上,本地IP地址的发出的,ARP回应,作出相应级别的限制:
确定不同程度的限制,宣布对来自本地源IP地址发出Arp请求的接口
0 - (默认) 在任意网络接口(eth0,eth1,lo)上的任何本地地址
1 -尽量避免不在该网络接口子网段的本地地址做出arp回应. 当发起ARP请求的源IP地址是被设置应该经由路由达到此网络接口的时候很有用.此时会检查来访IP是否为所有接口上的子网段内ip之一.如果改来访IP不属于各个网络接口上的子网段内,那么将采用级别2的方式来进行处理.
2 - 对查询目标使用最适当的本地地址.在此模式下将忽略这个IP数据包的源地址并尝试选择与能与该地址通信的本地地址.首要是选择所有的网络接口的子网中外出访问子网中包含该目标IP地址的本地地址. 如果没有合适的地址被发现,将选择当前的发送网络接口或其他的有可能接受到该ARP回应的网络接口来进行发送.
限制了使用本地的vip地址作为优先的网络接口
4. LVS/DR load balancer(director)与RS为什么要在同一网段中?
从第一个问题中大家应该明白vs/dr是如何将请求转发给RS的了吧?它是在数据链路层来实现的,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)?
5.1 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。
5.2 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,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.
摘抄一个原理介绍:
LVS负载均衡模式---DR模式特点
(1)各RIP 必须与 DIP 在同一个网络中(相同的广播域)
(2)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
(3)不支持支持端口映射;
(4)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
(5)Director 仅负责处理入站请求,响应报文由 Realserver 直接发往客户端
(6)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