在如上图的VS/DR或VS/TUN应用的一种模型中(所有机器都在同一个物理网络),所有机器(包括Director和RealServer)都使用了一个额外的IP地址,即VIP。当一个客户端向VIP发出一个连接请求时,此请求必须要连接至Director的VIP,而不能是RealServer的。因为,LVS的主要目标就是要Director负责调度这些连接请求至RealServer的。
因此,在Client发出至VIP的连接请求后,只能由Director将其MAC地址响应给客户端(也可能是直接与Director连接的路由设备),而Director则会相应的更新其ipvsadm table以追踪此连接,而后将其转发至后端的RealServer之一。
如果Client在请求建立至VIP的连接时由某RealServer响应了其请求,则Client会在其MAC table中建立起一个VIP至RealServer的对就关系,并以至进行后面的通信。此时,在Client看来只有一个RealServer而无法意识到其它服务器的存在。
为了解决此问题,可以通过在路由器上设置其转发规则来实现。当然,如果没有权限访问路由器并做出相应的设置,则只能通过传统的本地方式来解决此问题了。这些方法包括:
1、禁止RealServer响应对VIP的ARP请求;
2、在RealServer上隐藏VIP,以使得它们无法获知网络上的ARP请求;
3、基于“透明代理(Transparent Proxy)”或者“fwmark (firewall mark)”;
4、禁止ARP请求发往RealServers;
传统认为,解决ARP问题可以基于网络接口,也可以基于主机来实现。Linux采用了基于主机的方式,因为其可以在大多场景中工作良好,但LVS却并不属于这些场景之一,因此,过去实现此功能相当麻烦。现在可以通过设置arp_ignore和arp_announce,这变得相对简单的多了。
Linux 2.2和2.4(2.4.26之前的版本)的内核解决“ARP问题”的方法各不相同,且比较麻烦。幸运的是,2.4.26和2.6的内核中引入了两个新的调整ARP栈的标志(device flags):arp_announce和arp_ignore。基于此,在DR/TUN的环境中,所有IPVS相关的设定均可使用arp_announce=2和arp_ignore=1/2/3来解决“ARP问题”了。
arp_annouce:Define different restriction levels for announcing the local source IP address from IP packets in ARP requests sent on interface;
0 - (default) Use any local address, configured on any interface.
1 - Try to avoid local addresses that are not in the target's subnet for this interface.
2 - Always use the best local address for this target.
arp_ignore: Define different modes for sending replies in response to received ARP requests that resolve local target IP address.
0 - (default): reply for any local target IP address, configured on any interface.
1 - reply only if the target IP address is local address configured on the incoming interface.
2 - reply only if the target IP address is local address configured on the incoming interface and both with the sender's IP address are part from same subnet on this interface.
3 - do not reply for local address configured with scope host, only resolutions for golbal and link addresses are replied.
4-7 - reserved
8 - do not reply for all local addresses
在RealServers上,VIP配置在本地回环接口lo上。如果回应给Client的数据包路由到了eth0接口上,则arp通告或请应该通过eth0实现,因此,需要在sysctl.conf文件中定义如下配置:
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#vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.eth0.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.eth0.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
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以上选项需要在启用VIP之前进行,否则,则需要在Drector上清空arp表才能正常使用LVS。
如果有多台Realserver,在某些应用场景中,Director还需要基于“连接追踪”实现将由同一个客户机的请求始终发往其第一次被分配至的Realserver,以保证其请求的完整性等。其连接追踪的功能由Hash table实现。Hash table的大小等属性可通过下面的命令查看:
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# ipvsadm -lcn
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为了保证其时效性,Hash table中“连接追踪”信息被定义了“生存时间”。LVS为记录“连接超时”定义了三个计时器:
1、空闲TCP会话;
2、客户端正常断开连接后的TCP会话;
3、无连接的UDP数据包(记录其两次发送数据包的时间间隔);
上面三个计时器的默认值可以由类似下面的命令修改,其后面的值依次对应于上述的三个计时器:
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# ipvsadm --set 28800 30 600
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数据包在由Direcotr发往Realserver时,只有目标MAC地址发生了改变(变成了Realserver的MAC地址)。Realserver在接收到数据包后会根据本地路由表将数据包路由至本地回环设备,接着,监听于本地回环设备VIP上的服务则对进来的数据库进行相应的处理,而后将处理结果回应至RIP,但数据包的原地址依然是VIP。