LVS+Keepalived 高可用

定义：基于 Linux 内核的负载均衡器，工作在 OSI 模型的第四层（传输层），通过 IP 和端口实现流量分发。
工作模式 ：
- NAT 模式：客户端请求经 LVS 转发至后端服务器，响应流量需通过 LVS 返回（需配置 SNAT/DNAT）。
- DR 模式（Direct Routing）：LVS 仅转发请求，后端服务器直接响应客户端（需共享 VIP，配置路由或调整内核参数）。
- TUN 模式（隧道模式）：通过 IP 隧道封装技术将请求转发至后端服务器（适用于跨网段场景）。
调度算法 ：
- 轮询（Round Robin）、加权轮询（Weighted RR）、最少连接（Least Connections）、加权最少连接（Weighted LC）等。

2. Keepalived

定义：基于 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）协议的高可用解决方案，用于监控 LVS 节点状态，实现主备切换。
核心功能 ：
- 健康检查：通过 TCP、HTTP、SSL 等方式检测后端服务器和 LVS 节点的存活状态。
- 虚拟路由冗余：多个 Keepalived 节点组成 VRRP 组，共享一个虚拟 IP（VIP），主节点故障时自动切换至备节点。

二、高可用架构设计

1. 架构拓扑图

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客户端 <---- VIP ----> [主LVS+Keepalived] <---- 内网 ----> 后端服务器集群
               └---- VIP ----> [备LVS+Keepalived]

关键组件 ：
- 主备 LVS 节点：运行 LVS 负载均衡服务，共享 VIP。
- Keepalived 服务：部署在主备 LVS 节点上，通过心跳机制同步状态。
- 后端服务器：处理实际业务请求，需配置为 LVS 的 Real Server。

2. 工作流程

正常状态 ：
- 主节点持有 VIP，接收客户端请求并通过 LVS 调度算法分发给后端服务器。
- 备节点处于待命状态，定期监听主节点心跳。
主节点故障 ：
- 备节点检测到主节点心跳丢失，接管 VIP 并成为新的主节点，继续处理流量。
- 原主节点恢复后，自动转为备节点（需配置抢占模式）。

三、部署步骤（以 DR 模式为例）

1. 环境准备

角色	IP 地址	软件组件
主 LVS 节点	192.168.1.100	LVS+Keepalived
备 LVS 节点	192.168.1.101	LVS+Keepalived
虚拟 IP（VIP）	192.168.1.200	-
后端服务器 1	192.168.1.110	Nginx+Keepalived（健康检查）
后端服务器 2	192.168.1.111	Nginx+Keepalived（健康检查）

2. 主 LVS 节点配置

（1）安装 Keepalived

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yum install keepalived -y

（2）配置 Keepalived 主节点（/etc/keepalived/keepalived.conf）

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global_defs {
   router_id LVS_MASTER  # 节点标识，主备需不同
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER          # 主节点状态（备节点为BACKUP）
    interface eth0        # 绑定VIP的网卡
    virtual_router_id 51  # VRRP组ID（主备需一致）
    priority 100          # 优先级（备节点设为90）
    advert_int 1          # 心跳间隔（秒）
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111    # 认证密码（主备需一致）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.200/24  # 虚拟IP
    }
}

# LVS健康检查（监控后端服务器）
virtual_server 192.168.1.200 80 {
    delay_loop 6         # 健康检查间隔（秒）
    lb_algo rr           # 调度算法（轮询）
    lb_kind DR           # 工作模式（DR）
    protocol TCP         # 协议类型

    # 后端服务器配置
    real_server 192.168.1.110 80 {
        weight 1          # 服务器权重
        TCP_CHECK {       # TCP健康检查
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.1.111 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

（3）配置 LVS 内核参数（DR 模式需关闭 ARP 响应）

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echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

3. 备 LVS 节点配置

Keepalived 配置 ：与主节点基本一致，需修改：

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state BACKUP          # 状态改为BACKUP
priority 90           # 优先级低于主节点
router_id LVS_BACKUP  # 节点标识不同

内核参数配置：与主节点相同。

4. 后端服务器配置（以 Nginx 为例）

（1）绑定 VIP（lo 接口，避免响应 ARP 请求）

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ifconfig lo:0 192.168.1.200 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.1.200
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
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

（2）关闭 IP 转发

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echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

（3）启动 Nginx 服务

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yum install nginx -y
systemctl start nginx

四、验证与维护

1. 状态检查

查看 Keepalived 状态 ：

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systemctl status keepalived
# 主节点应显示"Master"，备节点显示"Backup"

查看 VIP 绑定情况 ：

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ip addr show eth0 | grep 192.168.1.200  # 主节点应存在VIP

LVS 规则检查 ：

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ipvsadm -L -n  # 应显示后端服务器列表

2. 故障切换测试

停止主节点 Keepalived 服务：
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```
systemctl stop keepalived
```
检查备节点是否接管 VIP，且 LVS 规则正常。
重启主节点 Keepalived，验证是否恢复为备节点（非抢占模式需手动切换）。

五、注意事项

网络互通性 ：
- 主备 LVS 节点需与后端服务器网络互通（DR 模式需共享 VIP 所在网段）。
- 后端服务器响应流量需直接返回给客户端，避免经过 LVS（需配置路由或环回接口）。
健康检查优化 ：
- 根据业务类型选择检查方式（如 HTTP 检查需配置 URL 路径）。
- 调整检查间隔（delay_loop）和重试次数，避免误判。
防火墙配置 ：
- 开放 Keepalived 心跳端口（UDP 112）和业务端口（如 80、443）。
- 在 DR 模式中，确保后端服务器不响应 VIP 的 ARP 请求。

六、扩展场景

多 VRRP 组：为不同业务配置独立的 VRRP 组，实现更细粒度的高可用。
负载均衡与高可用分离：使用独立节点部署 Keepalived，避免与 LVS 共享资源。
结合云平台：在云环境中通过浮动 IP（EIP）和私有网络实现 LVS+Keepalived 架构。

命令解析

全局配置部分

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global_defs {
   router_id LVS_MASTER  # 节点标识，主备需不同
}

global_defs：定义全局参数

router_id：标识 Keepalived 实例的唯一名称，主备节点必须不同，用于区分不同的 Keepalived 节点

VRRP 实例配置

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vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER          # 主节点状态（备节点为BACKUP）
    interface eth0        # 绑定VIP的网卡
    virtual_router_id 51  # VRRP组ID（主备需一致）
    priority 100          # 优先级（备节点设为90）
    advert_int 1          # 心跳间隔（秒）
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111    # 认证密码（主备需一致）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.200/24  # 虚拟IP
    }
}

vrrp_instance VI_1：定义 VRRP 实例，名称为 VI_1
state MASTER：当前节点的初始状态，主节点为 MASTER，备节点为 BACKUP
interface eth0：绑定虚拟 IP 的物理网卡
virtual_router_id 51：VRRP 组 ID，取值范围 1-255，主备节点必须相同
priority 100：节点优先级，数值越大优先级越高，主节点应高于备节点
advert_int 1：发送 VRRP 通告的时间间隔（心跳间隔）
authentication：VRRP 认证配置，防止非法节点加入
- auth_type PASS：密码认证方式
- auth_pass 1111：认证密码，主备必须一致
virtual_ipaddress：定义虚拟 IP 地址，可配置多个

LVS 虚拟服务器配置

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virtual_server 192.168.1.200 80 {
    delay_loop 6         # 健康检查间隔（秒）
    lb_algo rr           # 调度算法（轮询）
    lb_kind DR           # 工作模式（DR）
    protocol TCP         # 协议类型

virtual_server：定义虚拟服务器，即负载均衡的 VIP 和端口
delay_loop 6：健康检查的时间间隔（秒）
lb_algo rr：负载均衡调度算法
- rr：轮询（Round Robin）
- wrr：加权轮询
- lc：最少连接（Least Connections）
- wlc：加权最少连接
lb_kind DR：LVS 工作模式
- DR：直接路由模式（Direct Routing）
- NAT：网络地址转换模式
- TUN：IP 隧道模式
protocol TCP：使用 TCP 协议进行负载均衡

后端服务器配置

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    real_server 192.168.1.110 80 {
        weight 1          # 服务器权重
        TCP_CHECK {       # TCP健康检查
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

real_server：定义真实服务器（后端服务器）的 IP 和端口
weight 1：服务器权重，数值越大被分配的请求越多
TCP_CHECK：TCP 健康检查配置
- connect_port 80：检查的端口
- connect_timeout 3：连接超时时间（秒）
- retry 3：重试次数
- delay_before_retry 3：重试前的延迟时间（秒）

配置总结

这个配置文件实现了一个基于 DR 模式的 LVS 负载均衡器的高可用方案：

使用 Keepalived 实现主备节点自动切换
虚拟 IP 地址为 192.168.1.200，绑定在 eth0 网卡上
负载均衡采用轮询算法，工作在 DR 模式
对两个后端服务器（192.168.1.110 和 192.168.1.111）进行健康检查
当主节点出现故障时，备节点将接管虚拟 IP 继续提供服务

配置注意事项：

主备节点的 virtual_router_id 和 auth_pass 必须相同
主备节点的 state 和 priority 必须不同
后端服务器需要配置 VIP 的回环地址，并设置合适的 ARP 参数
DR 模式下，后端服务器需要和 LVS 在同一个物理网段