LVS-DR負載均衡群集深度實踐：高性能架構設計與排障指南

目錄

一、核心原理與理論

二、背景與架構設計

三、全流程部署步驟

1. NFS共享存儲配置（192.168.7.100）

?2. Real Server節點配置（四臺服務器）

3. Director服務器配置

四、常見問題解決方案

五、生產環境總結

拓撲示意圖：

一、核心原理與理論

LVS-DR（Direct Routing）模式通過MAC地址改寫實現高效轉發：

  • 數據流向

  • LVS-DR（Direct Routing）工作流程：

    • 請求處理

      • 客戶端訪問VIP（172.16.16.172）

      • Director接收請求，通過調度算法選擇Real Server

      • 修改目標MAC地址（不改變IP）轉發至Real Server

      • Real Server通過lo:0接口直接響應客戶端

    • 關鍵技術

      • ARP抑制：Real Server隱藏VIP（arp_ignore=1, arp_announce=2）

      • 直接路由：響應流量不經過Director

      • 雙網卡隔離：公網(ens33)處理客戶端請求，內網(ens37)連接存儲

二、背景與架構設計

網絡規劃：

設備ens33 (公網)ens37 (存儲內網)
Director172.16.16.171192.168.7.171
Real Server×4172.16.16.131-134192.168.7.131-134
NFS Server-192.168.7.100
VIP172.16.16.172-

核心優勢：

  • 吞吐量提升：響應流量直返客戶端，避免Director瓶頸

  • 安全隔離：存儲網絡獨立于公網

  • 數據一致性：NFS共享Web根目錄

場景需求：

  • 公網訪問VIP：172.16.16.0/24（ens33）

  • 存儲內網通信：192.168.7.0/24（ens37）

  • 共享存儲：NFS服務器發布/var/www/html

架構優勢：

  • 解耦網絡流量：公網/內網物理隔離

  • 數據一致性：NFS共享Web根目錄

  • 高性能：DR模式避免Director帶寬瓶頸

三、全流程部署步驟

1. NFS共享存儲配置（192.168.7.100）

# 安裝NFS服務
yum install -y nfs-utils rpcbind# 創建共享目錄
mkdir -p /var/www/html
chmod 777 /var/www/html# 配置訪問權限（/etc/exports）
echo "/var/www/html 172.16.16.0/24(rw,sync,no_root_squash)" >> /etc/exports
echo "/var/www/html 192.168.7.0/24(rw,sync,no_root_squash)" >> /etc/exports# 啟動服務
systemctl enable --now rpcbind nfs-server
firewall-cmd --add-service=nfs --permanent
firewall-cmd --reload

?2. Real Server節點配置（四臺服務器）

# 掛載NFS存儲
yum install -y nfs-utils
mkdir -p /var/www/html
mount -t nfs 192.168.7.100:/var/www/html /var/www/html
echo "192.168.7.100:/var/www/html /var/www/html nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab# 配置VIP到lo:0
echo "DEVICE=lo:0" > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
echo "IPADDR=172.16.16.172" >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
echo "NETMASK=255.255.255.255" >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
ifup lo:0# 添加永久路由
echo "route add -host 172.16.16.172 dev lo:0" >> /etc/rc.local
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
route add -host 172.16.16.172 dev lo:0# 配置ARP抑制
echo "net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p# 安裝Web服務（以Nginx為例）
yum install -y nginx
systemctl enable --now nginx

3. Director服務器配置

# 配置VIP到ens33:0
echo "DEVICE=ens33:0" > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
echo "IPADDR=172.16.16.172" >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
echo "NETMASK=255.255.255.255" >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
ifup ens33:0# 禁用ICMP重定向
echo "net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p# 加載IP_VS模塊
modprobe ip_vs# 安裝管理工具
yum install -y ipvsadm# 配置LVS規則
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 172.16.16.172:80 -s rr
ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 172.16.16.131:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 172.16.16.132:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 172.16.16.133:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 172.16.16.134:80 -g -w 1# 保存配置
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl enable ipvsadm

?4. 驗證配置

# 在客戶端訪問測試
curl http://172.16.16.172# 查看連接分發
ipvsadm -Ln --stats# 檢查Real ServerARP抑制
sysctl -a | grep arp_ignore# 測試NFS寫入
touch /var/www/html/testfile

?

?

四、常見問題解決方案

故障現象診斷方法解決方案
VIP無法訪問ipvsadm -Ln查看規則狀態檢查Director的VIP配置和路由
所有請求分配到同一節點檢查調度算法(-s參數)確認使用rr輪詢而非sh等哈希算法
NFS寫入權限被拒絕showmount -e 192.168.7.100檢查exports的no_root_squash配置
節點服務器無法響應VIP請求tcpdump -i lo host 172.16.16.172驗證ARP抑制參數是否生效
存儲網絡延遲高ping -s 8972 192.168.7.100調整MTU：ip link set ens37 mtu 9000

五、生產環境總結

性能優化建議：

  1. 網卡調優

    # 啟用巨幀（存儲網絡）
ip link set ens37 mtu 9000
ethtool -G ens37 rx 4096 tx 4096

  2. 內核參數優化

    # Director防止端口耗盡
echo "net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000" >> /etc/sysctl.conf# Real Server連接復用
echo "net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1" >> /etc/sysctl.conf

  3. 會話保持方案

    # 啟用源IP哈希調度
ipvsadm -E -t 172.16.16.172:80 -s sh
    ???????

容災設計：

  • 使用Keepalived實現Director雙機熱備

  • 存儲網絡配置bonding冗余

  • 實時監控：watch -n 1 "ipvsadm -Ln --stats"

?經驗總結：在雙網卡架構中，務必關閉存儲網卡的ARP代理：

echo "net.ipv4.conf.ens37.proxy_arp = 0" >> /etc/sysctl.conf

拓撲示意圖：

[ 客戶端 ]|| (訪問 172.16.16.172)|
[ Director ]|      ||      | (ens37: 192.168.7.0/24)|      ||    [ NFS Server ]|      (192.168.7.100)|| (調度流量)|
[Real Server1]--[Real Server2]--[Real Server3]--[Real Server4]
(172.16.16.131) (172.16.16.132) (172.16.16.133) (172.16.16.134)

?

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