LVS+Keepalived群集

Posted 2022-01-21 Richard_Chiang

LVS+Keepalived群集

壹、Keepalived案例分析

• [ ] 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

一个合格的集群需要满足至少以下三个特点

• 能够实现负载均衡
• 能够实现健康检查（探针），检查主备服务器的状态
  • 检查后端节点服务器的状态（发送心跳ping/pong，检查tcp端口是否开启，检查http响应状态码），故障则隔离
• 能实现故障切换，主故障及时自动切换到备机

贰、Keepalived工具介绍

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.orgl

叁、Keepalived实现原理剖析

• [ ] Keepalive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
• [ ] 双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现,适用于各种应用服务器

1、Keepalived及其工作原理

• 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。

在一个LVS服务集群中通常有主服务器（MASTEBR）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。

2、Keepalived体系主要模块及其作用

• [ ] Keepalived体系架构中主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。

• 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。

肆、LVS+Keepalived高可用群集部署

• [ ] 在LVS群集环境中应用时，也需用到ipvsadm管理工具
• [ ] YUM安装Keepalived
• [ ] 启用Keepalived服务

环境配置

主机	操作系统	IP地址	工具
主负载调度器	CentOS7	ens33：192.168.80.20	ipvsadm、keepalived
备负载调度器	CentOS7	ens33：192.168.80.21	ipvsadm、keepalived
Web节点服务器1	CentOS7	ens33：192.168.80.30、lo:0（VIP)：192.168.80.188	httpd
Web节点服务器2	CentOS7	ens33：192.168.80.40、lo:0（VIP)：192.168.80.188	httpd
客户机	Windows7	192.168.80.100

1、配置负载调度器(主、备相同)

主负载调度器：192.168.80.20
备负载调度器：192.168.80.21

(1)关闭防火墙，加载ip_vs模块

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

(2)调整proc响应参数，关闭Linux内核的重定向参数响应

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

(3)配置负载分配策略

主负载调度器：192.168.80.20

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service

ipvsadm -C
#这里-t指定的虚拟地址为本机ens33网卡ip
ipvsadm -A -t 192.168.80.20:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.80.20:80 -r 192.168.163.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.80.20:80 -r 192.168.163.40:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln

备负载调度器：192.168.80.21

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service

ipvsadm -C
#这里需要修改策略里-t指定的地址即可。
ipvsadm -A -t 192.168.80.21:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.80.21:80 -r 192.168.80.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.80.21:80 -r 192.168.80.40:80 -g

ipvsadm -ln

• 如没有VIP的分发策略，则重启keepalived服务，systemctl restart keepalived

(4)配置keeplived（主、备DR服务器上都要设置）

yum -y install keepalived
cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

vim keepalived.conf
......
global_defs       #定义全局参数
--10行--修改，邮件服务指向本地
    smtp_server 127.0.0.1
--12行--修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
    router_id LVS_01
--14行--修改加注释，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
   #vrrp_strict


vrrp_instance VI_1      #定义VRRP热备实例参数
--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
    state MASTER
--21行--修改，指定承载VIP地址的物理接口
    interface ens33
--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
    virtual_router_id 10
    #nopreempt     #如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，可以设置主为100，备为90
    priority 100
    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
--27行--修改，指定验证登录码，主备服务器保持一致
        auth_pass 123456
    
    virtual_ipaddress   #指定群集VIP地址
        192.168.80.188
    

--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
virtual_server 192.168.80.188 80     #健康检查的间隔时间（秒）
    delay_loop 6                      #指定调度算法，轮询（rr）
    lb_algo rr
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由（DR）
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0             #连接保持时间（秒）
    protocol TCP                      #应用服务采用的是TCP协议
--43行--修改，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.80.30 80    
        weight 1                      #节点的权重
--45行--删除，添加以下健康检查方式
        TCP_CHECK 
            connect_port 80           #添加检查的目标端口        
            connect_timeout 3         #添加连接超时（秒）    
            nb_get_retry 3            #添加重试次数       
            delay_before_retry 3      #添加重试间隔
        
    

    real_server 192.168.80.40 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 4
        
    
##删除后面多余的配置##


systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33                #查看虚拟网卡vip

补充：修改好主负载服务器上的配置文件后，这时可以通过远程复制来便捷操作。（在主负载服务器上操作）

scp keepalived.conf root@192.168.80.21:/etc/keepalived/

---

2、配置节点服务器

Web节点服务器1：192.168.80.20、lo:0 (VIP)：192.168.80.188
Web节点服务器2：192.168.80.21、lo:0 (VIP)：192.168.80.188

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

(1)配置虚拟 IP 地址

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.80.188
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

ifup lo:0
ifconfig lo:0
#设置临时的路由，重启失效
route add -host 192.168.80.188 dev lo:0

#开机自动添加路由
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.80.188 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

(2)调整内核的ARP响应参数

• 阻止更新 VIP 的MAC 地址，避免发生冲突

vim /etc/sysctl.conf
......
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

sysctl -p

yum install -y httpd
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service

(3)编辑网页主页

Web节点服务器1
echo this is test Web1! > /var/www/html/index.html
Web节点服务器2
echo this is test Web2! > /var/www/html/index.html

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3、客户机访问

访问192.168.80.188，隔一段时间进行刷新，轮询显示

再将主调度服务器的keepalived.service服务关闭，测试

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总结

• [ ] Keepalived通过什么判断哪台主机为主服务器，通过什么方式配置浮动IP？

  • Keepalived首先做初始化先检查state状态，master为主服务器，backup为备务器。
  • 然后再对比所有服务器的priority，谁的优先级高谁是最终的主服务器。
  • 优先级高的服务器会通过ip命令为自己的电脑配置一个提前定义好的浮动IP地址。
• [ ] Keepalived的抢占与非抢占模式
  • 抢占模式即MASTER从故障中恢复后，会将VIP从BACKUP节点中抢占过来。非抢占模式即MASTER恢复后不抢占BACKUP升级为MASTER后的VIP非抢占式两节点state必须为BACKUP，且必须配置nopreempt。
• [ ] 注意：这样配置后，我们要注意启动服务的顺序，优先启动的获取MASTER权限，与优先级没有关系了。

补充

脑裂现象

• MASTER主机状态正常，但是MASTER与BACKUP之间的链路断开，导致MASTER发送的VRRP报文无法正常的传送到BACKUP主机上
• BACKUP在超时时间内没有接收到VRRP报文就会认为MASTER故障，从而把自己提升为MASTER角色并使用ip命令生成VIP

预防脑裂现象

1. 再增加一条主备之间的链路
2. 通过脚本来监测主备之间的链路状态，如果发现链路有问题（主备ping不通），就主动关闭Keepalived服务
3. 使用第三方监控软件系统来监控主备之间的链接状态、服务状态、ip状态，再根据监控状态进一步处理