LVS负载均衡群集之DR模式+keepalived群集机构（理论+实践篇）
LVS-DR数据包流向分析
为方便进行原理分析，将Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为1-2-3-4
- Client向目标VIP发出请求， Director (负载均衡器)接收
- Director根据负载均衡算法选择RealServer 1，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为RealServer 1的MAC地址，然后在局域网上发送。
- RealServer_ _1收到这个帧，解封装后发现目标IP与本.机匹配(RealServer事先绑定 了VIP)，于是处理这个报文。随后重新封装报文，发送到局域网。
- Client将收到回复报文。Client认为得到正常的服务 ,而不会知道是哪一台服务器处理的
- 注意:如果跨网段，那么报文通过路由器经由Internet返回给用户
LVS-DR中的ARP问题
- 在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址
- 在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱
- 当一个ARP广播发送到LVS-DR集群时因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上的，它们都会接收到ARP广播
- 此时只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播
- 对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求
- 使用虚接口lo:0承载VIP地址
- 设置内核参数arp_ ignore=1: 系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
- RealServer返回报文(源IP 是VIP)经路由器转发，在重新封装报文时,需要先获取路由器的MAC地址
- 发送ARP请求时，Linux默认使用IP包的源IP地址( 即VIP)作为ARP请求包中的源IP地址，而不使用发送接口(例如ens33) 的IP地址
- 路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项
- 原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址
- 此时新来的请求报文，路由器根据ARP表项，会将该报文转发给RealServer,从而导致Director的VIP失效
解决ARP的两个问题的设置方法
- 修改/etc/sysctl.conf文件
- 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
Keepalived
- 在企业应用中，单台服务器承担应用存在单点故障的危险，在企业应用集群中，存在了至少两处单点故障危险，单点故障一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害
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)
- 官方网站: http://www.keepalived.org/
Keepalived实现原理剖析
- 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- -时刻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
Keepalived master服务器的配置
- Keepalived配置目录位于F/etc/keepalived/
- keepalived.conf是主配置文件
- global_ defs ...}区段指定全局参数
- vrp_ instance实例名称{..}区段指定VRRP热备参数
- 注释文字以"!"符号开头
- 目录samples/,提供了许多配置样例作为参考
常用配置选项讲解
- router_id HA_TEST_R1: 本路由器(服务器)的名称
- vrrp_instance VI_1 :定义VRRP热备实例
- state MASTER:热备状态,MASTER表示主服务器
- interface ens33 :承载VIP地址的物理接口
- virtual_router_id 1 :虚拟路由器的ID号每个热备组保持-致
- priority 80:优先级，数值越大优先级越高
- advert_int 1:通告间隔秒数(心跳频率)
- auth_type PASS:认证类型
- auth_pass 123456:密码字串
- virtual_ipaddress {vip}:指定漂移地址(VIP)，可以有 多个
Keepalived备份服务器的配置与master的配置有三个选项不同
- router_id:设为自有名称
- state:设为BACKUP
- priority:值低于主服务器
- 其他选项与master相同
负载均衡+高可用群集
- Keepalived的设计目标是构建高可用的LVS负载均衡群集，可以调用ipvsadm工具来创建虚拟服务器、 管理服务器池，而不仅仅用作双机热备
- 使用Keepalived构建LVS群集更加简便易用，主要优势体现在:
- 对LVS负载调度器实现热备切换，提高可用性
- 对服务器池中的节点进行健康检查，自动移除失效节点，恢复后再重新加入
LVS——DR模式+keepalived群集实践
实验环境
- 虚拟ip地址：192.168.100.10
- lvs1调度服务器IP地址：192.168.100.110
- lvs2调度服务器IP地址：192.168.100.111
- web1服务器IP地址：192.168.100.200
- web2服务器IP地址：192.168.100.222
- client测试机IP地址：192.168.100.20
在lvs1调度服务器上安装keepalived，ipvsadm服务
~]# yum install keepalived ipvsadm -y
[ ~]# vim /etc/sysctl.conf //配置路由转发功能
net.ipv4.ip_forward=1 //路由功能
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0 //proc响应关闭重定向功能
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
[ ~]# sysctl -p //加载生效
[ ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[ network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0 //复制虚拟网卡的配置文件
[ network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0 //添加配置文件信息，原有的信息删除
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.10
NETMASK=255.255.255.0
[ network-scripts]# cd /etc/init.d/ //创建脚本便于service使用
[ init.d]# vim dr.sh
#!/bin/bash
GW=192.168.100.1
VIP=192.168.100.10 //虚拟ip
RIP1=192.168.100.200 //真实web服务器ip
RIP2=192.168.100.222
case "$1" in
start)
/sbin/ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm //保存配置
systemctl start ipvsadm //启动服务
/sbin/ifconfig ens33:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP up //设置ens33:0地址，广播地址，子网掩码，并开启
/sbin/route add -host $VIP dev ens33:0 //添加路由网段信息
/sbin/ipvsadm -A -t $VIP:80 -s rr //指定虚拟服务访问入口，指定轮询算法
/sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP1:80 -g //指定真实服务器，dr模式
/sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP2:80 -g
echo "ipvsadm starting --------------------[ok]"
;;
stop)
/sbin/ipvsadm -C //清空缓存
systemctl stop ipvsadm //关闭服务
ifconfig ens33:0 down //关闭接口
route del $VIP //删除路由信息
echo "ipvsamd stoped----------------------[ok]"
;;
status)
if [ ! -e /var/lock/subsys/ipvsadm ];then //判断文件存在与否决定状态
echo "ipvsadm stoped---------------"
exit 1
else
echo "ipvsamd Runing ---------[ok]"
fi
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop|status}"
exit 1
esac
exit 0
[ init.d]# chmod +x dr.sh //给执行权限修改lvs1服务器为仅主机模式，并修改网卡配置
[ init.d]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 //修改网卡信息 BOOTPROTO=static IPADDR=192.168.100.110 NETMASK=255.255.255.0 GATEWAY=192.168.100.1 [ init.d]# service network restart //重启网络服务 [ init.d]# ifup ens33:0 //开启虚拟网卡 [ init.d]# service dr.sh start //开启lvs服务 ipvsadm starting --------------------[ok] [ init.d]# systemctl stop firewalld.service //关闭防火墙 [ init.d]# setenforce 0
修改lvs2调度服务器配置
[ ~]# yum install keepalived ipvsadm -y
[ ~]# vim /etc/sysctl.conf //配置路由转发功能
net.ipv4.ip_forward=1 //路由功能
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0 //proc响应关闭重定向功能
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
[ ~]# sysctl -p //加载生效
[ ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[ network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0 //复制虚拟网卡的配置文件
[ network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0 //添加配置文件信息，原有的信息删除
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.10
NETMASK=255.255.255.0
[ network-scripts]# cd /etc/init.d/ //创建脚本便于service使用
[ init.d]# vim dr.sh
#!/bin/bash
GW=192.168.100.1
VIP=192.168.100.10 //虚拟ip
RIP1=192.168.100.200 //真实web服务器ip
RIP2=192.168.100.222
case "$1" in
start)
/sbin/ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm //保存配置
systemctl start ipvsadm //启动服务
/sbin/ifconfig ens33:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP up //设置ens33:0地址，广播地址，子网掩码，并开启
/sbin/route add -host $VIP dev ens33:0 //添加路由网段信息
/sbin/ipvsadm -A -t $VIP:80 -s rr //指定虚拟服务访问入口，指定轮询算法
/sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP1:80 -g //指定真实服务器，dr模式
/sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP2:80 -g
echo "ipvsadm starting --------------------[ok]"
;;
stop)
/sbin/ipvsadm -C //清空缓存
systemctl stop ipvsadm //关闭服务
ifconfig ens33:0 down //关闭接口
route del $VIP //删除路由信息
echo "ipvsamd stoped----------------------[ok]"
;;
status)
if [ ! -e /var/lock/subsys/ipvsadm ];then //判断文件存在与否决定状态
echo "ipvsadm stoped---------------"
exit 1
else
echo "ipvsamd Runing ---------[ok]"
fi
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop|status}"
exit 1
esac
exit 0
[ init.d]# chmod +x dr.sh //给执行权限
[ init.d]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 //修改网卡信息，切换为仅主机模式
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.100.111
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.100.1
[ init.d]# service network restart //重启网络服务
[ init.d]# ifup ens33:0 //开启虚拟网卡
[ init.d]# service dr.sh start //开启lvs服务
ipvsadm starting --------------------[ok]
[ init.d]# systemctl stop firewalld.service ##关闭防火墙
[ init.d]# setenforce 0配置web1节点服务器
[ ~]# yum install httpd -y //安装web服务
[ ~]# systemctl stop firewalld.service //关闭防火墙
[ ~]# setenforce 0
[ ~]# echo "this is kgc web" > /var/www/html/index.html //创建网站页面
[ ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[ network-scripts]# cp -p ifcfg-lo ifcfg-lo:0 //修改回环网卡的虚拟网卡
[ network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.100.10
NETMASK=255.255.255.0
ONBOOT=yes
[ network-scripts]# cd /etc/init.d/
[ init.d]# vim web.sh //编写arp脚本
#!/bin/bash
VIP=192.168.100.10
case "$1" in
start)
ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
/sbin/route add -host $VIP dev lo:0
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore //arp忽略
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
sysctl -p >/dev/null 2>&1
echo "RealServer Start OK "
;;
stop)
ifconfig lo:0 down
route del $VIP /dev/null 2>&1
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore //arp开启
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo "RealServer Stopd"
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop}"
exit 1
esac
exit 0
[ init.d]# chmod +x web.sh //给权限配置web1网卡
[ init.d]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 //修改网卡，仅主机模式 BOOTPROTO=static IPADDR=192.168.100.200 NETMASK=255.255.255.0 GATEWAY=192.168.100.1 [ init.d]# service network restart //重启网络服务 [ init.d]# service web.sh start //启动脚本 RealServer Start OK [ init.d]# systemctl start httpd.service //开启web服务 [ init.d]# ifup lo:0 //开启回环虚拟网卡
配置web2节点服务器和web1相同的配置
[ ~]# yum install httpd -y //安装web服务
[ ~]# systemctl stop firewalld.service //关闭防火墙
[ ~]# setenforce 0
[ ~]# echo "this is accp web" > /var/www/html/index.html //创建网站页面
[ ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[ network-scripts]# cp -p ifcfg-lo ifcfg-lo:0 //修改回环网卡的虚拟网卡
[ network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.100.10
NETMASK=255.255.255.0
ONBOOT=yes
[ network-scripts]# cd /etc/init.d/
[ init.d]# vim web.sh //编写arp脚本
#!/bin/bash
VIP=192.168.100.10
case "$1" in
start)
ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
/sbin/route add -host $VIP dev lo:0
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore //arp忽略
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
sysctl -p >/dev/null 2>&1
echo "RealServer Start OK "
;;
stop)
ifconfig lo:0 down
route del $VIP /dev/null 2>&1
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore //arp开启
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo "RealServer Stopd"
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop}"
exit 1
esac
exit 0
[ init.d]# chmod +x web.sh //给权限配置web2网卡
[ init.d]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 //修改网卡，仅主机模式 BOOTPROTO=static IPADDR=192.168.80.222 NETMASK=255.255.255.0 GATEWAY=192.168.80.1 []# service network restart //重启网络服务 []# service web.sh start //启动脚本 RealServer Start OK [ init.d]# systemctl start httpd.service //开启web服务 [ init.d]# ifup lo:0 //开启回环虚拟网卡
配置lvs1上keepalived部署
[ init.d]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
...
smtp_server 127.0.0.1 //指向本地
router_id LVS_01 //指定名称,备份服务器不同名称
...
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER //备份服务器是BACKUP
virtual_router_id 10 //组号相同
...
auth_pass abc123 //验证密码
priority 100 //优先级备份小于主服务器
...
virtual_ipaddress {
192.168.100.10
}
...
virtual_server 192.168.100.10 80 {
...
real_server 192.168.100.200 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.100.222 80 {
weight 1
TCP_CHECK { //tcp
connect_port 80 //添加端口
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
[ init.d]# systemctl start keepalived.service
[ init.d]# scp /etc/keepalived/keepalived.conf :/etc/keepalived/ //复制到lvs2服务器上在lvs2服务器上修改keepalived配置文件
[ init.d]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf ##修改keepalive配置文件 router_id LVS_02 ##router_id不能相同 ... state BACKUP ##备服务器 ... priority 90 ##优先级低于主服务器 [ init.d]# systemctl start keepalived.service ##启动keepalive服务
使用client测试机测试（访问不到重启全部服务即可）
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