LVS+Keepalived高可用群集部署

LVS+Keepalived高可用群集部署

一、keepalived概述

1.1、什么是keepalived？

Keepalived 是一个用 C 语言编写的路由软件。主要目标是为 Linux 系统和基于 Linux 的基础设施提供简单而强大的负载平衡和高可用性方案。

基本功能：心跳检测、资源接管、检测集群中的服务、在集群节点转移共享IP地址的所有者。

Keepalive起初是为LVS（Linux Virtual Server虚拟的服务器集群负载均衡系统）设计的，专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态，它根据TCP/IP参考模型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态，如果某个服务器节点出现异常，或者工作出现故障，Keepalived将检测到，并将出现的故障的服务器节点从集群系统中剔除，这些工作全部是自动完成的，需要人工完成的只是修复出现故障的服务节点。后来Keepalived又加入了VRRP的功能，VRRP（Vritrual Router Redundancy Protocol,虚拟路由冗余协议)出现的目的是解决网关设备出现的单点故障问题，通过VRRP可以实现网络不间断稳定运行，因此Keepalvied 一方面具有服务器状态检测和故障隔离功能，另外一方面也有高可用集群的功能。

1.2、keepalived工作原理

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，即主服务器异常或网络中断的时候，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。

在Keepalived服务之间，只有作为主的服务器会一直发送VRRP Advertisement报文，VRRP Advertisement报文中包含主服务器的一些基本信息，从设备会监听主设备发出的报文，以此来判断主设备是否存活。当主不可用时，即备监听不到主发送的Advertisement报文时，就会启动相关服务接管资源，保证业务的连续性。接管速度最快可以小于1秒。

1.3、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

1.4、keepalived三个主要功能

• 管理LVS
• 对LVS集群节点检查（check）
• 作为其他网络服务的高可用功能

二、部署LVS+Keepalived集群

2.1、部署规划

服务规划表：

IP划分表：

2.2、配置Master服务器

1、关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

2、安装ipvsadm喝keepalived

yum -y install ipvsadm keepalived

3、添加模块并查看

modprobe ip_vs            #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs

补modprobe命令：

modprobe可载入指定的个别模块，或是载入一组相依的模块。modprobe会根据depmod所产生的相依关系，决定要载入哪些模块。若在载入过程中发生错误，在modprobe会卸载整组的模块。

语法
    modprobe 选项 参数

4、调整内核空间的arp响应参数

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

sysctl -p 

5、配置keepalived.conf文件

#修改配置文件keeplived.conf
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--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，指定验证密码，主备服务器保持一致
        auth_pass admin123
    }
    virtual_ipaddress {
    				#指定群集vip地址
        192.168.10.110
    }
}
 
--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 192.168.10.110 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 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 192.168.10.12 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 192.168.10.13 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##
}

6、开启keepalived服务，查看虚拟IP

systemctl start keepalived
ip addr

7、配置LVS负载策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.110 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.110:80 -r 192.168.10.12:80 -g      #若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.10.1100:80 -r 192.168.10.13:80 -g
ipvsadm
ipvsadm -ln         #查看节点状态，Route代表 DR模式

2.3、配置Backup服务器

1、关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

2、安装keepalived和ipvsadm服务

yum -y install ipvsadm keepalived

3、调整内核空间的arp响应参数

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

sysctl -p 

4、添加模块

modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

5、配置keepalived.conf文件

注：可以重新配置，也可以通过复制Master的配置文件进行部分修改。

6、开启keepalive查看vip

systemctl start keepalived
ip addr

7、配置LVS负载策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.110 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.110:80 -r 192.168.10.12:80 -g      #若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.10.110:80 -r 192.168.10.13:80 -g
ipvsadm
ipvsadm -ln         #查看节点状态，Route代表 DR模式

2.4、配置server1服务器

1、安装服务应用

yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

2、创建共享目录和设置权限

mkdir /opt/setting /opt/test
chmod 777 /opt/setting /opt/test

3、配置NFS共享

/opt/setting 192.168.10.0/24(rw,sync)
/opt/test 192.168.10.0/24(rw,sync)
    
    exportfs -rv //发布共享
    showmount -e //查看共享目录

2.5、配置server2、server3服务器

1、关闭防火墙

systemctl stop firewalld
setenforce 0

2、配置VIP（192.168.10.110）

此地址仅用作发送 Web响应数据包的源地址，并不需要监听客户机的访问请求（改由调度器监听并分发）。因此使用虚接口 lo∶0 来承载 VIP 地址，并为本机添加一条路由记录，将访问 VIP 的数据限制在本地，以避免通信紊乱。

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0   #添加虚拟的换回网卡
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.110
NETMASK=255.255.255.255           
    
    ifup ifcfg-lo：0

3、添加vip访问ens33的静态路由

ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.10.110 dev lo:0

4、调整内核空间的arp响应参数

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

    sysctl -p

5、挂载NFS共享目录

systemctl star rpcbind
systemctl enable rpcbind
    showmount -e 192.168.10.11
mount.nfs 192.168.10.11：/opt/setting /var/www/html
    echo 'this is setting !' > /var/www/html/index.html

注：所有real server配置一致。只有挂载的内容不同。

real server2配置如下：

三、验证

1、Mater为主，测试

2、关闭Master的keepalived服务，查看Backup的vip是否启动

Master:
systemctl stop keepalived

四、总结

keepalived一开始就是为了LVS设计的，在配置LVS-DR模式的情况下，需要注意的是，调度器的VIP地址交由keepalived的vrrp模块来启动，所以不在需要在出口网卡上配置虚拟子接口来配置VIP，如果配置了将会出现一个问题就是VIP服务器迁移。主要原因就是VRRP的优先级机制，默认优先级为100，但当VIP与本地ip地址相同那么这个设备的优先级将默认为255，且无法被修改。

keepalived给LVS提供了主备的功能，为了浪费资源，其实还有双活双主模式，让两台lvs当前都进行工作，采用dns轮询方式，当用户访问域名通过dns轮询每台lvs，双主结构需要两个vip，这两个vip要绑定域名。