LVS – IT漫步

LVS有三种工作模式：NAT, TUN, DR. DR是三种工作模式中性能最高的，TUN次之。

本文记录LVS/TUN和LVS/DR工作模式的配置过程。

环境：

三台CentOS 7 x64 虚拟机: CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)
IP 地址分别为192.168.1.11/24, 192.168.1.12/24, 192.168.1.13/24
虚拟IP为192.168.1.99, 网络结构为:

1. LVS/TUN – 隧道模式：

Director(192.168.1.11)上的配置：

为tunl0设备配置VIP：

# ifconfig tunl0 192.168.1.99 broadcast 192.168.1.99 netmask 255.255.255.255 up

安装ipvsadm工具:

# yum install ipvsadm

用ipvsadm配置LVS转发器:

清除配置表
添加一个访问地址为192.168.1.99:80的TCP服务，并设置调度算法为轮叫(rr)
为服务添加两个Real Server 192.168.1.12 和 192.168.1.13, -i参数标识工作模式为TUN模式
最后清除iptables，重新生成

# ipvsadm -C
# ipvsadm -A -t 192.168.1.99:80 -s rr
# ipvsadm -a -t 192.168.1.99:80 -r 192.168.1.12 -i
# ipvsadm -a -t 192.168.1.99:80 -r 192.168.1.13 -i
# iptables -F

配置完成后使用ipvsadm -Ln查看：

# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.1.99:80 rr
  -> 192.168.1.12:80              Route   1      0          0         
  -> 192.168.1.13:80              Route   1      0          0

Real Server(192.168.1.12，192.168.1.13)上的配置：

配置VIP
配置Real Server不响应VIP的ARP请求
关闭数据包源地址检验
最后清除iptables，重新生成

# ifconfig tunl0 192.168.1.99 broadcast 192.168.1.99 netmask 255.255.255.255 up
# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_ignore
# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_announce
# echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/rp_filter
# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
# echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
# iptables -F

在Real Server上启动一个简单的web服务。两种方式：

1. 在192.168.1.12和192.168.1.13上直接通过rpm包安装nginx, 在192.168.1.12和192.168.1.13上配置两个web server显示两个可识别的web页面：

# rpm -Uvh http://nginx.org/packages/centos/7/x86_64/RPMS/nginx-1.14.0-1.el7_4.ngx.x86_64.rpm

2. 通过docker使用默认NAT网络启动一个nginx实例，在192.168.1.12和192.168.1.13上配置两个nginx实例显示两个可识别的web页面。通过docker启动web服务时要在Real Server上开启ip_forward, 因为docker run默认使用的NAT网络依赖ip_forward：

# docker run --name nginx -d -p 80:80 -v /etc/nginx/:/etc/nginx/ -v /var/www/html/:/usr/share/nginx/html/ -v /var/log/nginx/:/var/log/nginx/ nginx:1.13.12
# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

最后执行iptables -F确保所有通信不被防火墙阻挡。

LVS/TUN模式配置完成，通过在另一个linux 虚拟机中通过curl访问192.168.1.99, 可以看到http请求会以轮询的方式被分别转发到的192.168.1.12和192.168.1.13：

在浏览器中访问时由于浏览器缓存可能没那么明显。

2. LVS/DR 模式：

Director(192.168.1.11)上的配置：

# ifconfig enp0s3:0 192.168.1.99 netmask 255.255.255.255 up
# ipvsadm -C
# ipvsadm -A -t 192.168.1.99:80 -s rr
# ipvsadm -a -t 192.168.1.99:80 -r 192.168.1.12 -g
# ipvsadm -a -t 192.168.1.99:80 -r 192.168.1.13 -g
# iptables -F

DR模式不使用隧道设备tunl0, 而是把虚拟IP配置本地网卡别名enp0s3:0上，添加Real Server时指定模式为-g。也有人说把虚拟IP配置在lookback别名上，实测配置在loopback好像对real server的轮询切换并不那么及时。

Real Server(192.168.1.12，192.168.1.13)上的配置：

# ifconfig enp0s3:0 192.168.1.99 netmask 255.255.255.255 up
# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/enp0s3/arp_ignore
# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/enp0s3/arp_announce
# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
# iptables -F

如需网络内核参数永久生效请修改/etc/sysctl.conf (最好这样做)：

# cat <<EOF >> /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.enp0s3.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.enp0s3.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
EOF
# sysctl -p

Real Server中同样要配置虚拟IP，并设置不响应对192.168.1.99的arp查询，Web Server的配置与TUN模式相同。

配置完成。

Tips:

如果在Director上也有web服务，还可以把Director(192.168.1.11)也作为Real Server使用。

参考信息：

关于arp_ignore, arp_announce, rp_filter参数的作用，请参见：

上述配置在firewalld为运行状态并且SELinux为Enforcing状态时测试通过。

所有的网络参数配置均为临时立即生效，若要长久生效，请修改/etc/sysctl.conf文件，并执行sysctl -p

# vi /etc/sysctl.conf
# sysctl -p

ipvsadm配置的内容在系统重启后也会丢失，可能通过ipvsadm -Sn保存到文件，然后可通过ipvsadm –restore加载。

注意ipvsadm的-S(–save)一起要跟上n参数，否则会保存错误的IP地址。

[root@centos01 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
 -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.1.99:80 rr
 -> 192.168.1.12:80 Route 1 0 7 
 -> 192.168.1.13:80 Route 1 0 4 
[root@centos01 ~]# ipvsadm -Sn > ipvsadm.conf
[root@centos01 ~]# cat ipvsadm.conf
-A -t 192.168.1.99:80 -s rr
-a -t 192.168.1.99:80 -r 192.168.1.12:80 -g -w 1
-a -t 192.168.1.99:80 -r 192.168.1.13:80 -g -w 1
[root@centos01 ~]# ipvsadm -C
[root@centos01 ~]# cat ipvsadm.conf | ipvsadm --restore
[root@centos01 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
 -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.1.99:80 rr
 -> 192.168.1.12:80 Route 1 0 4 
 -> 192.168.1.13:80 Route 1 0 4

如果遇到转发故障可通过tcpdump进行诊断。如：监听接口enp0s3，抓取host为192.168.1.99并且目的端口为80，或host为192.168.1.12并且源端口为80的数据包：

# tcpdump -i enp0s3 '((dst port 80) and (host 192.168.1.99)) or ((src port 80) and (host 192.168.1.12))'

关于LVS的调度算法请参见：LVS集群的负载调度