LVS+Keepalived群集

一、Keepalived实现原理

1. 单服务器的风险

企业应用中，单台服务器承担应用存在单点故障的危险，单点故障一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害和损失。

2. Keepalived工具

Keepalived是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以解决静态路由出现的单点故障问题。

是专为LVS和HA设计的一款健康检查工具

· 支持故障自动切换（Failover）

· 支持节点健康状态检查(Health Checking)

判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当master故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切换回master节点

· 官方网站：http://www.keepalived.org/

3. Keepalived解决单点故障的方法

在一个LVS服务集群中通常有主服务器（master）和备份服务器（backup）两种角色的服务器，但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送VRRP通告信息给备份服务器，当备份服务器收不到VRRP消息的时候，即主服务器异常的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

4. Keepalived体系主要模块及其作用

Keepalived的主要模块 作用
core模块 为Keepalived的核心，负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析
vrrp模块 是来实现VRRP协议的
check模块 负责健康检查，常见的方式有端口检查及URL检查

5. 企业集群的特点

一般企业集群需要满足的三个特点

  1. 负载均衡
  2. 健康检查
  3. 故障切换

6. 健康检查的作用

检查服务器 作用
节点服务器 如果发现有故障的节点就会将其隔离或者剔除集群，待其恢复后再重新加入到集群当中
负载均衡器 会定时检查主服务器的状态（包括主机和服务的状态），如果主服务器故障就自动切换到备服务器上，待主服务器恢复后再重新让主服务器去承载业务请求

7. Keeoalved实现原理

Keepalived采用VRRP热备份协议，实现Linux服务器的多机热备功能



VRRP（虚拟路由冗余协议）是针对路由器的一种备份解决方案

· 由多台路由器组成一个热备组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务

· 每个热备组内同时只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态

· 若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务

8. VRRP虚拟路由冗余协议

可以实现一主多备的功能，从而解决单点故障

VRRP会把多台路由器组成一个虚拟路由器vrid，VRRP会生成一个虚拟路由器（包含虚拟IP和虚拟mac）

局域网内的用户不关心哪个是主、哪个是备，它们只用虚拟路由器的虚拟IP作为他们的网关

虚拟IP是承载在master路由器上的，也就是说实际的数据包是通过master进行转发的

master和backup是通过优先级来决定的，优先级最大的那台就是master

backup只是用来监听master定时发来的vrrp报文，如果超时未收到发来的vrrp报文，backup就会抢占master的地位，虚拟IP也会一起漂移到backup上

9. 多机热备

Keepalived可实现多机热备，每个热备组可有多台服务器



双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现的，适用于各种因那个用服务器。

如图所示，实现基于Web的双机热备

漂移地址：192.168.10.72

主、备服务器：192.168.10.73/192.168.10.74

提供的应用服务：Web

二、LVS+Keepalived高可用群集的部署

1. 服务器及IP配置

主DR服务器：192.168.122.10

备DR服务器：192.168.122.11

Web服务器1：192.168.122.100

Web服务器2：192.168.122.101

VIP：192.168.122.88

客户端：192.168.122.188

2. Keepalived安装与启动

（1）配置负载调度器

  1. 主负载调度器（192.168.122.10）
[root@master ~]# systemctl stop firewalld

[root@master ~]# setenforce 0

setenforce: SELinux is disabled

[root@master ~]# yum install -y ipvsadm keepalived

[root@master ~]# modprobe ip_vs

[root@master ~]# cd /etc/keepalived

[root@master keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

[root@master keepalived]# vim keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   notification_email {

     acassen@firewall.loc

     failover@firewall.loc

     sysadmin@firewall.loc

   }

   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc

   smtp_server 127.0.0.1

##第10行，修改，邮件服务指向本地

   smtp_connect_timeout 30

   router_id LVS_01

##第12行，修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器须不同，这里主设置为LVS_01，备为LVS_02

   vrrp_skip_check_adv_addr

   #vrrp_strict

##第14行，注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接

   vrrp_garp_interval 0

   vrrp_gna_interval 0

}

vrrp_instance VI_1 {

##定义VRRP热备实例参数

    state MASTER

##第20行，修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP

    interface ens33

##第21行，修改，指定承载VIP地址的物理接口

    virtual_router_id 10

##第22行，修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致

    #nopreempt

##默认为抢占模式，如果设置非抢占模式，主备都必须加上配置nopreempt

    priority 100

##第23行，修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90

    advert_int 1

##通告间隔秒数（心跳频率）

    authentication {

##定义认证信息，每个热备组保持一致

        auth_type PASS

##认证类型

        auth_pass 123456

##第27行，修改，指定验证密码，主备服务器保持一致

    }

    virtual_ipaddress {

##指定群集VIP地址

        192.168.122.88

    }

}

virtual_server 192.168.122.88 80 {

##第36行，修改，指定虚拟服务器地址（VIP）、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数

    delay_loop 6

##健康检查的间隔时间，单位为秒

    lb_algo rr

##指定调度算法，轮询（rr）

    lb_kind DR

##第39行，修改，指定群集工作模式，这里默认是NAT，修改为直接路由模式（DR）

    persistence_timeout 50

##连接保持时间，单位为秒

    protocol TCP

##应用服务采用的是TCP协议

    real_server 192.168.122.100 80 {

##第43行，修改，指定第一个Web节点的地址、端口

        weight 1

        TCP_CHECK {

##第45行，删除默认定义并添加以下健康检查方式

            connect_port 80

##添加检查的目标端口

            connect_timeout 3

##添加连接超时时间，单位为秒

            nb_get_retry 3

##添加重试次数

            delay_before_retry 3

##添加重试间隔

        }

    }

    real_server 192.168.122.101 80 {

##添加第二个Web节点的地址、端口

        weight 1

        TCP_CHECK {

            connect_port 80

            connect_timeout 3

            nb_get_retry 3

            delay_before_retry 3

        }

    }

##删除后面多余的配置

}

[root@master keepalived]# systemctl start keepalived

[root@master keepalived]# ip addr

2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000

    link/ether 00:0c:29:59:be:be brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

    inet 192.168.122.10/24 brd 192.168.122.255 scope global ens33

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet 192.168.122.88/32 scope global ens33

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet6 fe80::7350:3abe:ece6:290d/64 scope link

       valid_lft forever preferred_lft forever
  1. 备负载调度器（192.168.122.11）
[root@backup ~]# systemctl stop firewalld

[root@backup ~]# setenforce 0

setenforce: SELinux is disabled

[root@backup ~]# yum install -y ipvsadm keepalived

[root@backup ~]# modprobe ip_vs

[root@backup ~]# cd /etc/keepalived

[root@backup keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

[root@backup keepalived]# vim keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   notification_email {

     acassen@firewall.loc

     failover@firewall.loc

     sysadmin@firewall.loc

   }

   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc

   smtp_server 127.0.0.1

#第10行，修改，邮件服务指向本地

   smtp_connect_timeout 30

   router_id LVS_02

##第12行，修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器须不同，这里主设置为LVS_01，备为LVS_02

   vrrp_skip_check_adv_addr

   #vrrp_strict

##第14行，注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接

   vrrp_garp_interval 0

   vrrp_gna_interval 0

}

vrrp_instance VI_1 {

##定义VRRP热备实例参数

    state BACKUP

##第20行，修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP

    interface ens33

##第21行，修改，指定承载VIP地址的物理接口

    virtual_router_id 10

##第22行，修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致

    #nopreempt

##默认为抢占模式，如果设置非抢占模式，主备都必须加上配置nopreempt

    priority 90

##第23行，修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90

    advert_int 1

##通告间隔秒数（心跳频率）

    authentication {

##定义认证信息，每个热备组保持一致

        auth_type PASS

##认证类型

        auth_pass 123456

##第27行，修改，指定验证密码，主备服务器保持一致

    }

    virtual_ipaddress {

##指定群集VIP地址

        192.168.122.88

    }

}

virtual_server 192.168.122.88 80 {

##第36行，修改，指定虚拟服务器地址（VIP）、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数

    delay_loop 6

##健康检查的间隔时间，单位为秒

    lb_algo rr

##指定调度算法，轮询（rr）

    lb_kind DR

##第39行，修改，指定群集工作模式，这里默认是NAT，修改为直接路由模式（DR）

    persistence_timeout 50

##连接保持时间，单位为秒

    protocol TCP

##应用服务采用的是TCP协议

    real_server 192.168.122.100 80 {

##第43行，修改，指定第一个Web节点的地址、端口

        weight 1

        TCP_CHECK {

##第45行，删除默认定义并添加以下健康检查方式

            connect_port 80

##添加检查的目标端口

            connect_timeout 3

##添加连接超时时间，单位为秒

            nb_get_retry 3

##添加重试次数

            delay_before_retry 3

##添加重试间隔

        }

    }

    real_server 192.168.122.101 80 {

##添加第二个Web节点的地址、端口

        weight 1

        TCP_CHECK {

            connect_port 80

            connect_timeout 3

            nb_get_retry 3

            delay_before_retry 3

        }

    }

##删除后面多余的配置

}

[root@backup keepalived]# systemctl start keepalived

[root@backup keepalived]# ip addr

2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000

    link/ether 00:0c:29:94:63:f1 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

    inet 192.168.122.11/24 brd 192.168.122.255 scope global ens33

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet 192.168.122.88/32 scope global ens33

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet6 fe80::9957:4978:1f65:2e72/64 scope link

       valid_lft forever preferred_lft forever

（2）启动ipvsadm服务

  1. 主负载调度器（192.168.122.10）
[root@master keepalived]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

[root@master keepalived]# systemctl start ipvsadm

[root@master keepalived]# systemctl restart keepalived

[root@master keepalived]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP  192.168.122.88:80 rr persistent 50

  -> 192.168.122.100:80           Route   1      0          0

  -> 192.168.122.101:80           Route   1      0          0
  1. 备负载调度器（192.168.122.11）
[root@backup keepalived]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

[root@backup keepalived]# systemctl start ipvsadm

[root@backup keepalived]# systemctl restart keepalived

[root@backup keepalived]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP  192.168.122.88:80 rr persistent 50

  -> 192.168.122.100:80           Route   1      0          0

  -> 192.168.122.101:80           Route   1      0          0

（3）调整proc响应参数，关闭Linux内核的重定向参数响应

  1. 主负载调度器（192.168.122.10）
[root@master keepalived]# vim /etc/sysctl.conf

#末行写入

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

[root@master keepalived]# sysctl -p

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
  1. 备负载调度器（192.168.122.11）
[root@backupup keepalived]# vim /etc/sysctl.conf

#末行写入

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

[root@backupup keepalived]# sysctl -p

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0

net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

3. 配置节点服务器

  1. web_server1（192.168.122.100）
[root@web_server1 ~]# systemctl stop firewalld

[root@web_server1 ~]# setenforce 0

setenforce: SELinux is disabled

[root@web_server1 ~]# yum install -y httpd

[root@web_server1 ~]# systemctl start httpd

[root@web_server1 ~]# echo "this is test1 web" > /var/www/html/index.html

[root@web_server1 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

DEVICE=lo:0

ONBOOT=yes

IPADDR=192.168.122.88

NETMASK=255.255.255.255

[root@web_server1 ~]# systemctl restart network

[root@web_server1 ~]# route add -host 192.168.122.88 dev lo:0

[root@web_server1 ~]# vim /etc/sysctl.conf 

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

#系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

##系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

[root@web_server1 ~]# sysctl -p

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
  1. web_server2（192.168.122.101）
[root@web_server2 ~]# systemctl stop firewalld

[root@web_server2 ~]# setenforce 0

setenforce: SELinux is disabled

[root@web_server2 ~]# yum install -y httpd

[root@web_server2 ~]# systemctl start httpd

[root@web_server2 ~]# echo "this is test2 web" > /var/www/html/index.html

[root@web_server2 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

DEVICE=lo:0

ONBOOT=yes

IPADDR=192.168.122.88

NETMASK=255.255.255.255

[root@web_server2 ~]# systemctl restart network

[root@web_server2 ~]# route add -host 192.168.122.88 dev lo:0

[root@web_server2 ~]# vim /etc/sysctl.conf 

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

#系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

#系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

[root@web_server2 ~]# sysctl -p

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

4. 浏览器访问测试

  1. 在客户端访问http://192.168.122.88



  2. 再在主服务器关闭keepalived服务(systemctl stop keepalived)后再测试



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