LVS + keepalived

  • 一、keepalived概述
    • 1.1 keepalived 服务重要功能
      • 1.1.1 管理LVS负载均衡器软件
      • 1.1.2 支持故障自动切换（failover）
      • 1.1.3 实现LVS集中节点的健康检查（health checking）
      • 1.1.4 实现 LVS 负载调度器、节点服务器的高可用性（HA）
    • 1.2 keepalived通过VRRP协议实现高可用故障切换转移
    • 1.3 keepalived体系主要模块及作用
  • 二、LVS—DR + keepalived 配置
    • 2.1 配置负载调度器（主、备相同）(192.168.147.100、192.168.147.104）
      • 2.1.1 配置keepalived（主、备DR上都要设置）
      • 2.1.2 配置vip（主、备DR上都要设置）
      • 2.1.3 启动 ipvsadm 服务
      • 2.1.4 调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应
    • 2.2 配置节点服务器
    • 2.3 测试验证
  • 三、keepalived脑裂问题及解决方案
    • 3.1 脑裂的含义
    • 3.2 产生原因
    • 3.3 解决预防方案

一、keepalived概述

1.1 keepalived 服务重要功能

1.1.1 管理LVS负载均衡器软件

keepalived可以通过读取自身的配置文件，实现通过更底层的接口直接管理LVS配置以及服务的启动、停止功能，使得LVS应用更加简便

1.1.2 支持故障自动切换（failover）

Keepalived可以实现任意两台主机之间，例如Master和Backup主机之间的故障转移和自动切换，这个主机可以是普通的不能停机的业务服务器，也可以是LVS负载均衡，Nginx反向代理这样的服务器。

Keepalived高可用功能实现的原理：

两台主机同时安装好keepalived并且启动服务，当启动的时候master主机获得所有资源并且对用户提供服务（请求），角色backup的主机做为master热备；当master主机出现故障时，backup主机讲自动接管master主机所有工作，包括接管VIP资源及相应资源服务。当master主机故障修复后，又会自动接管回它的原来处理的工作，backup主机则同时释放masater主机失效时接管的工作，此时此刻两台主机将恢复到最初启动时各自的原始角色及工作状态

抢占模式：master 从故障恢复后，回将VIP从backup节点中抢占过来

非抢占模式：master从故障恢复后不抢占backup,backup升级为master

1.1.3 实现LVS集中节点的健康检查（health checking）

通过配置keepalived.conf文件中LVS的节点IP和相关参数来实现对LVS直接管理。如果几个节点服务器同时发生故障无法提供服务，keepalived服务会自动将那个失效节点服务器从LVS正常转发列中清除出去，并将请求调度到别的正常节点服务器上，从而保证最终用户的访问不受影响;当故障的节点服务器修复以后，keepalived服务又会自动把他们加入到正常转发列中，对外面客户提供服务

1.1.4 实现 LVS 负载调度器、节点服务器的高可用性（HA）

一般企业集群需要满足的三个特点：负载均衡、健康检查、故障切换，使用 LVS + Keepalived 完全可以满足需求

1.2 keepalived通过VRRP协议实现高可用故障切换转移

keepalived 高可用服务对集群之间的故障切换转移，是通过 VRRP（虚拟路由器冗余协议）来实现的。
  在 keepalived 服务正常工作时，主（Master）节点会不断地向备（Backup）节点发送（多播的方式）心跳消息，用以告诉备节点自己还活看，当主节点发生故障时，就无法发送心跳消息，备节点也就因此无法继续检测到来自主节点的心跳了，于是调用自身的接管程序，接管主节点的 IP 资源及服务。而当主节点恢复时，备节点又会释放主节点故障时自身接管的 IP 资源及服务，恢复到原来的备用角色。

1.3 keepalived体系主要模块及作用

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。

二、LVS—DR + keepalived 配置

在这里插入图片描述

主DR服务器：ens33(192.168.147.100)	VIP：192.168.147.200  网卡 ens33:0
备DR服务器：ens33(192.168.147.104)	VIP：192.168.147.200  网卡 ens33:0
Web 服务器1：ens33 192.168.147.101
lo:0(VIP)192.168.147.200
Web 服务器2：ens33 192.168.147.102
lo:0(VIP)192.168.147.200
vip：192.168.147.200   
客户端：IP：192.168.147.20	网关：192.168.147.2

2.1 配置负载调度器（主、备相同）(192.168.147.100、192.168.147.104）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

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2.1.1 配置keepalived（主、备DR上都要设置）

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_02router_id LVS_01
--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_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BACKUPstate 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bakcup，并加上配置 nopreempt
--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90priority 100advert_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，指定验证密码，主备服务器保持一致auth_pass abc123}virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址192.168.147.200}
}
--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 192.168.147.200 80 {delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)lb_kind DRpersistence_timeout 50			#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 192.168.147.101 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 192.168.147.102 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}
##删除后面多余的配置##
}

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2.1.2 配置vip（主、备DR上都要设置）

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.188
NETMASK=255.255.255.255重启网卡 systemctl restart network
ifup  ens33:0 systemctl start keepalived
ip addr						#查看虚拟网卡vip

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2.1.3 启动 ipvsadm 服务

--192.168.147.104---ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadmipvsadm -C   ##清空规则
ipvsadm -A -t 192.168.147.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.147.200:80 -r 192.168.147.101:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.147.200:80 -r 192.168.147.102:80 -gipvsadm -ln
#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived--192.168.147.100---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadmipvsadm -ln

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2.1.4 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 = 0sysctl -p

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2.2 配置节点服务器

systemctl stop firewalld
setenforce 0yum -y install httpd
systemctl start httpd--192.168.147.101---
echo 'this is zhangsan web!' > /var/www/html/index.html--192.168.147.102---
echo 'this is lisi web!' > /var/www/html/index.htmlvim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.147.200
NETMASK=255.255.255.255service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.147.200 dev lo:0vim /etc/sysctl.confnet.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 = 2sysctl -p

2.3 测试验证

在客户端访问 http://192.168.147.200/ 
再在主服务器关闭 keepalived 服务后再测试， systemctl stop keepalived

关闭 LVS_01 keepalived 之前

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关闭 LVS_01 keepalived 之后

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三、keepalived脑裂问题及解决方案

3.1 脑裂的含义

指在一个高可用（HA）系统中，当联系着的两个节点断开联系时，本来为一个整体的系统，分裂为两个独立的点，这时候两个节点开始争抢共享资源，导致系统混乱，数据损坏

3.2 产生原因

在某一次故障切换后，原来的master没有真正宕机，VIP还在master上，这时backup已经抢占了master的地位，并也在本地配置了VIP

3.3 解决预防方案

  • 网络层面：加一条链路（成本高）
  • 本地通过脚本解决，写一个while循环，每轮ping网关，累计连续失败的次数，当连续失败次数达到一定次数则将keepalived服务关闭
  • 使用第三方监控软件解决

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