基于CentOS 8 部署DHCP failover peer

■ 安徽工商職業(yè)學(xué)院 王春苗 劉玥

編者按：本文以企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，以CentOS 8 虛擬機(jī)和華為eNSP 模擬器為系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，復(fù)現(xiàn)實(shí)際的企業(yè)內(nèi)網(wǎng)環(huán)境，詳細(xì)講解如何部署DHCP 故障轉(zhuǎn)移雙活架構(gòu)DHCP failover peer，并進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移測(cè)試和抓包分析。

在桌面云應(yīng)用中，批量的虛擬機(jī)需要自動(dòng)獲取IP 參數(shù)，如果獲取失敗，則虛擬機(jī)無(wú)法注冊(cè)到域控制器。在典型的公司企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，辦公電腦、移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等也需要從DHCP 服務(wù)器獲取IP 參數(shù)，便于網(wǎng)絡(luò)管理。

由此可見(jiàn)，DHCP 服務(wù)器在很多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中是不可或缺的，但是它也存在單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。而基于CentOS 8的DHCP failover peer 則是一種健壯穩(wěn)定的DHCP 高可用解決方案，基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)

本文使用華為eNSP 模擬器構(gòu)建交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；使用兩臺(tái)CentOS 8 虛擬機(jī)系統(tǒng)部署DHCP failover peer雙活架構(gòu)；分別使用一臺(tái)CentOS 8 和一臺(tái)Windows 7 虛擬機(jī)系統(tǒng)作為DHCP 客戶端角色；最后再使用一臺(tái)CentOS 8 作為網(wǎng)關(guān)角色（或使用eNSP 模擬器的路由設(shè)備）。

1.VMware虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和分配

添加虛擬網(wǎng)絡(luò)：通過(guò) VMware Workstation 的虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器添加4 個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，分別為Vmnet1、Vmnet2、Vmnet3 和Vmnet4。為了能夠和eNSP 模擬器實(shí)現(xiàn)橋接通信，需要啟用主機(jī)虛擬適配器連接到4 個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，且必須在4 個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)中禁用VMware Workstation 自帶的DHCP 服務(wù)，如圖2 所示。

圖1 基本 DHCP failover peer 拓?fù)鋱D

為各個(gè)虛擬機(jī)分配虛擬網(wǎng)絡(luò)：兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器自定義分配到Vmnet1 虛擬網(wǎng)絡(luò)；CentOS 8 客戶端自定義分配到Vmnet2 虛擬網(wǎng)絡(luò)；Windows 7 客戶端自定義分配到Vmnet3 虛擬網(wǎng)絡(luò)；CentOS 8 網(wǎng)關(guān)的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)卡自定義分配到Vmnet4 虛擬網(wǎng)絡(luò)，外網(wǎng)網(wǎng)卡使用NAT 模式。

2.eNSP 模擬器Cloud 設(shè)備橋接設(shè)置

為了實(shí)現(xiàn)和Vmware 虛擬機(jī)的通信，需要在eNSP 模擬器中添加4 個(gè)Cloud 設(shè)備，分別綁定到Vmnet1～Vmnet4虛擬網(wǎng)絡(luò)和增加UDP 端口，4 臺(tái)Cloud 設(shè)備設(shè)置出入端口編號(hào)，啟用雙向通道，并增加端口映射；添加一臺(tái)交換機(jī)設(shè)備，用于連接4 臺(tái)Cloud設(shè)備。

3.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接

在eNSP 模擬器中使用以太網(wǎng)鏈路互連交換機(jī)和所有Cloud 設(shè)備的相應(yīng)接口，并啟動(dòng)交換機(jī)設(shè)備。

圖2 虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接

至此，用于復(fù)現(xiàn)實(shí)際企業(yè)公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洵h(huán)境就已成功搭建完成，如圖3 所示。

配置網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)服務(wù)

1.配置交換機(jī)設(shè)備

以華為S5700 交換機(jī)為例，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛻?yīng)用需求，具體配置如下：

（1）創(chuàng)建4 個(gè)VLAN 和添加以太網(wǎng)接口

（2）啟用全局DHCP 功能

[S5700]dhcp enable

（3）VLAN 接口配置IP 參數(shù)、啟用DHCP 中繼和指定中繼服務(wù)器地址

VLAN11 接口配置：兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器屬于VLAN11，所以VLAN11 虛擬接口無(wú)需啟用DHCP 中繼功能。

圖4 網(wǎng)關(guān)內(nèi)網(wǎng)接口配置

VLAN12 接口配置：CentOS 8 客戶端屬于VLAN12，所以VLAN12 虛擬接口需要啟用DHCP 中繼功能并指定兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器地址。

VLAN13 接口配置：IP 地址為172.16.13.254/24，配置方法同VLAN12 接口，此處略；VLAN14 接口配置：IP 地址為172.16.14.254/24，接口無(wú)需啟用DHCP 中繼功能，配置方法同VLAN11 接口，此處略。

（4）交換機(jī)配置默認(rèn)路由

2.配置網(wǎng)關(guān)服務(wù)器

本文中網(wǎng)關(guān)的主要功能是提供源NAT 技術(shù)，從而支持內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，并且為兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器配置使用網(wǎng)絡(luò)yum 倉(cāng)庫(kù)源提供連網(wǎng)支持。

本文采用CentOS 8 虛擬機(jī)系統(tǒng)作為網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，需要添加兩塊虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，并配置內(nèi)網(wǎng)接口IP 參數(shù)、外網(wǎng)接口IP 參數(shù)、啟用路由轉(zhuǎn)發(fā)、配置源NAT 功能、添加到內(nèi)網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)段的靜態(tài)路由。

（1）配置內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)接口IP 參數(shù)

可以直接運(yùn)行nmtui 命令，打開(kāi)“網(wǎng)絡(luò)管理文本用戶接口”工具，利用該工具可以方便的配置IP 參數(shù)。

此處配置內(nèi)網(wǎng)接口IP參數(shù)為172.16.14.253/24，配置外網(wǎng)接口通過(guò)VMware Workstation 的NAT 模式自帶的DHCP 服務(wù)獲取IP 參數(shù)，如圖4 和圖5 所示。

另外，選擇圖4 中的“Routing（No custom routes）”，可以添加永久的靜態(tài)路由表，如果是添加臨時(shí)路由表，可以通過(guò)下面介紹的route 命令。

（2）啟用路由轉(zhuǎn)發(fā)

（3）配置firewalld 防火墻并啟用源NAT

外網(wǎng)接口ens33 加入external 區(qū)域，該防火墻區(qū)域連接外網(wǎng)，默認(rèn)情況下啟用了偽裝（masquerade）功能，即源NAT，凡是從該接口發(fā)出去的數(shù)據(jù)包，其源IP 地址都會(huì)轉(zhuǎn)換為ens33 接口的IP 地址。

圖5 網(wǎng)關(guān)外網(wǎng)接口配置

（4）添加到內(nèi)網(wǎng)的靜態(tài)路由和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性

可以通過(guò)route 命令添加靜態(tài)路由。由于最小化方式安裝的CentOS 8 系統(tǒng)沒(méi)有該命令，可以通過(guò)yum 方式安裝包含該命令的軟件包。

確保當(dāng)前網(wǎng)關(guān)服務(wù)器能夠連接互聯(lián)網(wǎng)，從華為開(kāi)源鏡像站（https://mirrors.huaweicloud.com/）下載yu m 倉(cāng)庫(kù)源配置文件，從而使用華為開(kāi)源鏡像站作為yum 倉(cāng)庫(kù)源（也可以使用CentOS 8系統(tǒng)光盤(pán)作為倉(cāng)庫(kù)源）：

清理yum 倉(cāng)庫(kù)緩存、重建緩存、查看yum 倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)：

通 過(guò)yum 安 裝nettools 軟件包：yum install-y net-tools

安裝成功后，通過(guò)route命令添加靜態(tài)路由：

注意，如果希望添加永久路由，則可以通過(guò)前面介紹的nmtui 工具配置。

對(duì)內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)VLAN 接口進(jìn)行PING 測(cè)試：

3.配置DHCP 服務(wù)器01

（1）使用nmtui 工具配置接口IP 參數(shù)

（2）使用華為開(kāi)源鏡像站作為yum 倉(cāng)庫(kù)源和安裝DHCP 服務(wù)軟件包

Yum 倉(cāng)庫(kù)源配置及初始化如前面所述，此處略。

查詢(xún)和安裝DHCP 服務(wù)軟件包：

（3）DHCP 服務(wù)器01 作為主服務(wù)器，配置DHCP 區(qū)域文件

添加內(nèi)容如下，然后保存配置文件：

（4）啟動(dòng)dhcpd 服務(wù)和添加服務(wù)自啟

4.配置DHCP 服務(wù)器02

（1）使用nmtui 工具配置接口IP 參數(shù)

（2）配置yum 倉(cāng)庫(kù)源和安裝DHCP 服務(wù)軟件包（同上）

（3）DHCP 服務(wù)器02 作為從服務(wù)器，從主服務(wù)器拷貝配置文件并進(jìn)行修改

5.兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器設(shè)置SELinux 和禁用防火墻

考慮到SELinux 和Fire walld 防火墻可能會(huì)影響DHCP 服務(wù)的正常工作，建議兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器都修改SELinux 的默認(rèn)模式以及禁用Firewalld 防火墻或設(shè)置防火墻放行策略。

6.兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器配置時(shí)間同步

DHCP failover peer 雙活架構(gòu)要求兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器之間的時(shí)間誤差較小，而在實(shí)際的應(yīng)用中，隨著兩臺(tái)服務(wù)器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，它們之間的時(shí)間誤差可能會(huì)越來(lái)越大，所以必須配置相應(yīng)的時(shí)間自動(dòng)同步策略。

CentOS 8 已經(jīng)不支持舊版的ntpdate 命令，時(shí)間同步通過(guò)chrony 的程序來(lái)完成。

從顯示的結(jié)果可以知道chrony 程序后臺(tái)服務(wù)是：

測(cè)試DHCP failover peer

1.服務(wù)狀態(tài)信息查看和分析

當(dāng)上述所有配置完成后，在兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器上重啟dhcpd 服務(wù)：

此時(shí)如果沒(méi)有任何報(bào)錯(cuò)信息，說(shuō)明服務(wù)啟動(dòng)成功，但是不代表兩臺(tái)dhcpd 服務(wù)狀態(tài)同步正確，需要進(jìn)一步查看服務(wù)狀態(tài)信息：

如果兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器顯示的信息中，都包含“failover peer dhcp:Both servers normal”，則兩臺(tái)dhcpd 服務(wù)狀態(tài)是同步和一致的。

另外，通過(guò)在Vmnet1 虛擬網(wǎng)絡(luò)中抓包，可以發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器之間會(huì)定期交換狀態(tài)信息報(bào)文，用于一致性同步。

2.客戶端地址獲取測(cè)試

啟動(dòng)CentOS 8 客戶端系統(tǒng)，通過(guò)nmtui 工具設(shè)置自動(dòng)獲取IP 參數(shù)，然后依次禁用網(wǎng)卡和啟用網(wǎng)卡：ifdown ens33、ifup ens33

查看獲取到的IP 參數(shù)：ip addr

分別在兩臺(tái)DHCP 服務(wù)器上再次查看服務(wù)狀態(tài)：systemctl status dhcpd

兩臺(tái)服務(wù)器顯示的結(jié)果包含了相同的地址租約信息：

通過(guò)類(lèi)似的方法，測(cè)試Windows 7 客戶端系統(tǒng)的地址獲取情況，并且查看兩臺(tái)服務(wù)器的服務(wù)狀態(tài)信息，依然顯示相同的地址租約信息。

3.故障轉(zhuǎn)移測(cè)試

關(guān)閉任意一臺(tái)DHCP 服務(wù)器，如“DHCP 服務(wù)器01”，然后查看“DHCP 服務(wù)器02”的服務(wù)狀態(tài)信息，顯示結(jié)果如下：

說(shuō)明當(dāng)前狀態(tài)存活的“DHCP 服務(wù)器02”已經(jīng)檢測(cè)到伙伴服務(wù)器出現(xiàn)故障。

此時(shí)，重啟兩臺(tái)客戶端系統(tǒng)，并查看IP 參數(shù)獲取情況，發(fā)現(xiàn)它們獲取到的地址并沒(méi)有發(fā)生改變，即“DHCP failover peer”中的一臺(tái)服務(wù)器故障。

對(duì)于DHCP 客戶端來(lái)說(shuō)是透明無(wú)感知的，故障轉(zhuǎn)移是完全自動(dòng)進(jìn)行的，且客戶端重啟后會(huì)繼續(xù)原有的地址租約不會(huì)改變。再次啟動(dòng)“DHCP服務(wù)器01”，然后查看“DHCP服務(wù)器02”的服務(wù)狀態(tài)信息，顯示“failover peer dhcp:Both servers normal”，說(shuō)明“DHCP failover peer”恢復(fù)到正常狀態(tài)。