LVS+Keepalived 高可用集群

一、Keepalived工具介绍

支持故障自动切换(Failover)

支持节点健康状态检查(Health Checking)

基于vrrp协议完成地址流动

为vip地址所在的节点生成ipvs规则(在配置文件中预先定义)

为ipvs集群的各RS做健康状态检测

基于脚本调用接口完成脚本中定义的功能，进而影响集群事务，以此支持nginx、haproxy等服务

官方网站：https://keepalived.org/

用户空间核心组件：

vrrp stack：VIP消息通告

checkers：监测real server（简单来说就是监控后端真实服务器的服务）

system call：实现 vrrp 协议状态转换时调用脚本的功能

SMTP：邮件组件（报警邮件）

IPVS wrapper：生成IPVS规则（直接生成ipvsadm）

Netlink Reflector：网络接口（将虚拟地址ip（vip）地址飘动）

WatchDog：监控进程（整个架构是否有问题）

控制组件：提供keepalived.conf 的解析器，完成Keepalived配置

IO复用器：针对网络目的而优化的自己的线程抽象

内存管理组件：为某些通用的内存管理功能（例如分配，重新分配，发布等）提供访问权限

二.vrrp协议（虚拟路由冗余协议）

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

2.1 vrrrp是什么？

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

2.2 vrrp工作过程

选举Master，比较优先级，高的为Master，若优先级相同无Master时，比较接口IP地址，大的为Master，Master设备发送ARP报文，承担报文转发工作；

状态维持，Master设备周期发送通告报文，公布配置信息和工作状态；

Backup设备根据收到的通告报文判断Master设备是否工作正常，如果Master设备主动放弃Master地位时，会发送优先级为0的通告报文，Backup设备收到后会快速切换成Master设备或者定时器超时后Backup设备认为Master设备无法正常工作，会切换状态为Master。

2.3 Keeplived、VRRP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（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

2.4.Keepalived体系主要模块

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。

三.实验：搭建LVS+Keepalived 高可用集群

实验环境：

主keepalived服务器：192.168.200.12
备keepalived服务器：192.168.200.13
web1服务器：192.168.200.14
web2服务器：192.168.200.15
vip：192.168.200.200
客户机：192.168.200.17

配置负载调度器（主keepalived服务器：192.168.200.12）

**############################ 配置Keepalived master服务器 #############

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

#安装服务
yum install ipvsadm keepalived -y

#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_1，备为LVS_2
router_id LVS_1
}
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
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，主为100，备为99
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 123
}
virtual_ipaddress { #指定群集vip地址
192.168.79.25
}
}
--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 192.168.200.200 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 DR
persistence_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 192.168.200.14 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 192.168.200.15 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##

#启动服务、查看虚拟网卡vip
systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33

#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.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

#刷新一下
sysctl -p
############################# 配置ipvsadm #######################

#配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service

#清空ipvsadm，并做策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.200.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.200.200:80 -r 192.168.200.14:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.200.200:80 -r 192.168.200.15:80 -g
9. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm**

配置负载调度器（备keepalived服务器：192.168.200.13）

############################ 配置Keepalived master服务器 ######################
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
 
2. #安装服务
yum -y install ipvsadm keepalived
 
3. #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_1，备为LVS_2
	router_id LVS_1
}
 
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 BACKUP
--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
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，主为100，备为99
    priority 99
    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 123
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.200.200
    }
}
--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 192.168.200.200 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 DR
    persistence_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 192.168.200.14 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 192.168.200.15 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##
 
4. #启动服务、查看虚拟网卡vip
systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33	
 
5. #调整proce响应参数，关闭Linux内核的重定向参数响应
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
 
6. #刷新一下
sysctl -p
 
############################# 配置ipvsadm #################################
 
7. #配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
 
8. #清空ipvsadm，并做策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.200.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.200.200:80 -r 192.168.200.14:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.200.200:80 -r 192.168.200.15:80 -g
 
9. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

配置节点服务器（web1服务器：192.168.200.14）

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
2. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd
 
3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is 123 web1!
 
4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.200.200
NETMASK=255.255.255.255
 
5. #重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
 
6. #设置路由
route add -host 192.168.200.200 dev lo:0
route -n
 
7. #调整 proc 响应参数
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP
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
 
8. #刷新proc参数
sysctl -p

配置节点服务器（web2服务器：192.168.200.15）

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
2. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd
 
3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is lmz web2!
 
4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.200.200
NETMASK=255.255.255.255
 
5. #重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
 
6. #设置路由
route add -host 192.168.200.200 dev lo:0
route -n
 
7. #调整 proc 响应参数
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP
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
 
8. #刷新proc参数
sysctl -p

测试验证：

在客户机上测试（客户机：192.168.200.16）

主keepalived服务器：192.168.200.12

备keepalived服务器：192.168.200.13 备份服务器中没有VIP

断开主keepalived服务器：192.168.200.12

备keepalived服务器：192.168.79.220