LVS NAT/DR 模式 负载均衡Keepalive 高可用+DR

zz-zjx2025-11-18 6:09

一、案例分析

根据以下主机资源，做一个lvs的NAT模型的负载均衡实验，两台后端主机是http服务，具体的主机信息 如下：

1.需求分析

复制代码 
 需求分析

 1 配置主机网络环境
- 1.0 四台VM主机的配置
- 1.1 LVS主机网络环境配置
- 2 后端RS1主机网络配置
- 1.3 后端RS2主机网络配置
2 后端真实主机配置
- 2.1 后端RS1主机部署http服务
- 2.2 后端RS2主机部署http服务

 3 LVS环境配置
- 3.1 部署LVS集群服务
- 3.2 测试LVS效果

---
 技术点分析
1 配置主机网络环境
 1.0 四台VM主机的配置
- LVS主机准备双网卡，其他主机都配备1个网卡
- lvs-client和lvs-server: ens33在同一个网段
- lvs-server: ens37、lvs-rs1和lvs-rs2的网卡在同一个网段
 1.1 LVS主机网络环境配置
- VM主机准备双网卡，ens33是NAT模式，ens37是仅主机模式
- 双网段的ip网卡配置，开启ip数据包转发功能
1.2 后端RS1主机网络配置
- VM主机准备单网卡，是仅主机模式

1.3 后端RS2主机网络配置
- VM主机准备单网卡，是仅主机模式

1.4 客户端主机网络配置
- VM主机准备单网卡，是NAT模式

1.5 网络环境测试
- 在多台主机间测试网络效果

---

2 后端真实主机配置

2.1 后端RS1主机部署http服务
- yum方式安装http
- 定制后端http首页
- 注意：因为是仅主机网络，所以需要通过本地镜像的方式进行部署

2.2 后端RS2主机部署http服务
- yum方式安装http
- 定制后端http首页
- 注意：因为是仅主机网络，所以需要通过本地镜像的方式进行部署

---

3 LVS环境配置

3.1 部署LVS集群服务
- 创建LVS集群服务
- 增加RS主机条目

3.2 测试LVS效果
- 应该使用curl或者浏览器的方式来测试
- 不能用ping的方式来测试，因为我们是基于协议实现转发的，ping没有意义。

2.实操演示

1.定制lvs-client主机ip（ubuntu2404）

复制代码 
root@ubuntu12:~# cat /etc/netplan/50-cloud-init.yaml 
network:
  version: 2
  ethernets:
    ens33:
      addresses:
      - "10.0.0.12/24"
      nameservers:
        addresses:
        - 223.5.5.5
        search: []
      routes:
      - to: "default"
        via: "10.0.0.2"

网卡配置生效：
netplan apply

2 定制lvs-server主机ip（ubuntu2404）

定制网卡配置，ens33是NAT模式，ens37是仅主机模式，仅主机模式不用配置网关

复制代码 
root@ubuntu13:~# cat /etc/netplan/50-cloud-init.yaml
network:
  version: 2
  ethernets:
    ens33:
      addresses:
      - "10.0.0.13/24"
      nameservers:
        addresses:
        - 223.5.5.5
        search: []
      routes:
      - to: "default"
        via: "10.0.0.2"
    ens37:
        addresses:
        - "192.168.8.13/24"

网卡配置生效：
netplan apply

3 定制lvs-RS1主机ip （rocky10）

复制代码 
cat /etc/NetworkManager/system-connections/ens160.nmconnection
[connection]
id=ens160
uuid=73c7a7a5-c4b8-3ba4-ad47-d861792de734
type=ethernet
autoconnect-priority=-999
interface-name=ens160
timestamp=1753891144

[ethernet]

[ipv4]
method=manual

address1=192.168.8.14/24,10.0.0.2
dns=223.5.5.5;114.114.114.114
may-fail=false

[ipv6]
addr-gen-mode=eui64
method=auto

[proxy]

网卡配置生效
nmcli connection down ens160 && systemctl restart NetworkManager
成功停用连接 "ens160"（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/2）

4 定制lvs-RS2主机ip

复制代码 
cat /etc/NetworkManager/system-connections/ens160.nmconnection 
[connection]
id=ens160
type=ethernet
autoconnect-priority=-999
interface-name=ens160
timestamp=1753891144

[ethernet]

[ipv4]
address=192.168.8.15/24
dns=8.8.8.8;114,114,114,144
method=manual

[ipv6]
addr-gen-mode=eui64
method=auto

[proxy]

网卡配置生效
nmcli connection down ens160 && systemctl restart NetworkManager
成功停用连接 "ens160"（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/2）

4.基础环境配置：

1. lvs主机开启数据转发

复制代码 
#定制内核参数
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" > /etc/sysctl.d/20-ip_forward.conf && sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/20-ip_forward.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
#测试效果
root@ubuntu12:~# sysctl -a  |grep -i ip_forw
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.ip_forward_update_priority = 1
net.ipv4.ip_forward_use_pmtu = 0

2 RS1主机定制网关

注意：如果网关不指向lvs主机的ip地址，那么数据包交给其他主机，导致数据包无法原路通过lvs返回出 去。但是因为他们属于同一个网段，数据包还是可以抓取到的，只不过没有意义而已。 lvs-rs1主机定制默认的网关出口为lvs主机

复制代码 
[root@rocky14 ~]# ip r add default via 192.168.8.13
[root@rocky14 ~]# ip route list
default via 192.168.8.13 dev ens160 
192.168.8.0/24 dev ens160 proto kernel scope link src 192.168.8.14 metric 100

3 RS2主机定制网关

lvs-rs2主机定制默认的网关出口为lvs主机

复制代码 
[root@rocky15 ~]# ip r add default via 192.168.8.13
[root@rocky15 ~]# ip r list 
default via 192.168.8.13 dev ens160 
192.168.8.0/24 dev ens160 proto kernel scope link src 192.168.8.15 metric 100

4 lvs-rs1、rs2部署web服务

1 定制镜像仓库

定制本地镜像服务

复制代码 
#挂载磁盘
 mkdir /mnt/cdrom
mount /dev/cdrom /mnt/cdrom

#备份原始文件
mv /etc/yum.repos.d/*.repo /etc/yum.repos.d/bak/

 cat > /etc/yum.repos.d/rocky.repo <<-eof
 [local-rocky-baseos]
 name=Local Rocky 10 BaseOS Repository
 baseurl=file:///image/BaseOS
 enabled=1
 gpgcheck=0
 [local-rocky-appstream]
 name=Local Rocky 10 AppStream Repository
 baseurl=file:///image/AppStream
 enabled=1
 gpgcheck=0
 eof

#清缓存
yum clean all
#更新软件源
yum makecache

  1. 部署httpd服务

    yum install -y httpd

    yum install -y httpd vim
    echo '

    hello RS1

    ' > /var/www/html/index.html
    systemctl start httpd
    [root@rocky14 ~]#curl localhost

    hello RS1

5 lvs-server主机定制集群

1 软件环境安装

安装ipvsadm服务

复制代码 
root@ubuntu13:~#  apt install ipvsadm

2 集群环境部署

定制lvs集群服务

复制代码 
ipvsadm -A -t 10.0.0.13:80 -s rr

增加RS主机列表

复制代码 
 ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 192.168.8.14 -m
 root@ubuntu13:~# ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 192.168.8.15 -m
注意：
    我们这里用的是nat模式，所以再添加RS主机的时候，需要使用-m选项

查看集群主机效果

复制代码 
root@ubuntu13:~# ipvsadm -Ln
 IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
 Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
 TCP  10.0.0.13:80 rr
  -> 192.168.8.14:80              Masq    1      0          0
  -> 192.168.8.15:80              Masq    1      0          0

6 环境测试

6.1 客户端测试

客户端访问lvs的对外ip地址

复制代码 
 root@ubuntu12:~# curl 10.0.0.13
 <h1>hello RS2</h1>
root@ubuntu12:~# curl 10.0.0.13
 <h1>hello RS1</h1>
root@ubuntu12:~# curl 10.0.0.13
 <h1>hello RS2</h1>
 root@ubuntu12:~# curl 10.0.0.13
 <h1>hello RS1</h1>

结果显示：可以看到实现了流量的正常转发效果

二、keepalived

1.需求分析

复制代码 
keepalived高可用 
环境：2台 ubuntu2404服务器作为lvs ds（ds A：10.0.0.11 ds B :10.0.0.12 ） （RS 1: 10.0.0.13 RS 2:10.0.0.14，均提供web服务）
虚拟 vip 10.0.0.100
要求：1.在2台ds上安装keepalived 配置文件（设置全局配置，vrrp实例配置，指定vip 优先级 （ ds A 优先级 高于 ds B ，）认证信息等，同时在配置文件中集成lvs虚拟服务和后端rs的配置）
2.启动2台ds的keepalived服务，查看keepalived状态和vip分配情况（验证vip是否在优先级高的ds A上）。在客户端主机上访问 vip ，验证能否正常访问web服务器且实现负载均衡
3.模拟ds A故障（如停止 ds A的keepalived服务或者关闭ds A 服务器），观察vip是否自动漂移到 ds B 上，客户端是否能继续通过vip访问web服务，实现高可用，之后回复ds A ，观察vip是否飘逸回ds A（根据配置的抢占模式）

1.1Keepalived中VIP的原理及使用限制

VIP工作原理

Keepalived中的虚拟IP(VIP)是基于VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)协议实现的高可用性解决方案，其核心原理如下：

  1. VRRP组架构：

    • 系统中存在一个MASTER节点和一个或多个BACKUP节点
    • 所有节点组成一个VRRP组，共享同一个VIP
    • 只有MASTER节点实际持有并响应VIP的流量

  2. 状态监控与故障转移：

    • MASTER节点定期发送VRRP通告包(Advertisement)给BACKUP节点
    • 当BACKUP节点在一定时间内未收到通告，会触发选举机制
    • 优先级最高的BACKUP节点升级为新的MASTER，接管VIP

  3. ARP更新机制：

    • VIP切换时，新MASTER会发送Gratuitous ARP(免费ARP)包
    • 通知网络设备更新ARP表，将VIP映射到新MASTER的MAC地址
    • 确保网络流量正确导向

  4. 优先级与抢占策略：

    • 节点通过priority参数设置优先级(0-255)
    • 支持preempt(抢占)和nopreempt(非抢占)模式
    • 影响节点恢复后是否立即夺回MASTER角色

使用限制

  1. 网络限制：

    • VIP必须与物理接口在同一子网内，不支持跨网段
    • 需要网络设备支持组播/广播(取决于VRRP版本)
    • 防火墙需开放VRRP协议(协议号112)

  2. 云环境挑战：

    • 公有云(AWS/Azure/GCP等)通常不支持标准VRRP
    • 云平台安全组策略可能阻止VRRP通信
    • 需要使用云厂商提供的替代方案(如ELB、浮动IP API)

  3. 脑裂风险：

    • 网络分区时可能出现多个节点同时持有VIP的情况
    • 需配置额外仲裁机制(如quorum disk、第三方仲裁服务)

  4. 切换时间：

    • VIP切换通常需要1-3秒，无法实现零中断
    • 对超低延迟要求的场景不适用

  5. 资源与扩展性：

    • 单个VRRP实例支持的VIP数量有限
    • 大量VIP会增加网络广播负担
    • 每个节点的处理能力影响VIP切换速度

  6. 服务连续性：

    • VIP切换不等于服务切换，应用层需要独立配置
    • 需确保BACKUP节点具备足够的资源容量

  7. 特殊环境问题：

    • 虚拟化环境中可能存在MAC地址过滤
    • 某些交换机对频繁MAC地址变更有限制
    • IPv6环境配置更复杂

在实际部署中，应结合业务需求和网络环境，合理设计VIP策略，并考虑使用额外的健康检查机制和通知系统，以提高整体可靠性。

1.2网络规划

服务器类型 IP地址 角色 说明
DS A 10.0.0.11 MASTER 优先级100，主负载均衡器
DS B 10.0.0.12 BACKUP 优先级90，备用负载均衡器
RS 1 10.0.0.13 Real Server Web服务器1
RS 2 10.0.0.14 Real Server Web服务器2
VIP 10.0.0.100 虚拟IP 客户端访问地址

为什么VIP选择10.0.0.100：

  • 与DS服务器在同一网段，确保VRRP协议正常工作
  • 避免跨网段路由复杂性
  • 符合LVS DR模式的技术要求

2.实操演示

第一阶段：DS服务器配置

1. 准备工作（两台DS都执行）

复制代码 
# 更新系统
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

# 安装必要软件
sudo apt install -y keepalived ipvsadm

# 确认实际网卡名称（通常为ens33、eth0等）
ip addr show
# 假设输出显示主网卡为ens33，后续配置将使用此名称

2. 配置内核参数（两台DS都执行）

复制代码 
sudo tee /etc/sysctl.d/90-lvs.conf > /dev/null <<'EOF'
# LVS DR模式必需的内核参数
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

# 防止反向路径过滤导致数据包被丢弃
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.ens33.rp_filter = 0
EOF

# 应用配置
sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/90-lvs.conf

# 验证配置
sysctl net.ipv4.ip_forward net.ipv4.conf.all.rp_filter

3. 配置防火墙（两台DS都执行）

复制代码 
# 允许VRRP协议（协议号112）
sudo ufw allow proto vrrp comment 'VRRP protocol for Keepalived'

# 允许HTTP流量
sudo ufw allow 80/tcp comment 'HTTP service'

# 重新加载防火墙
sudo ufw reload

# 验证规则
sudo ufw status numbered

4. 配置DS A (10.0.0.11) - MASTER

复制代码 
sudo tee /etc/keepalived/keepalived.conf > /dev/null <<'EOF'
# 全局配置
global_defs {
    router_id LVS_DS_A
    script_user root
    enable_script_security
    notification_email {
        admin@example.com
    }
    notification_email_from keepalived@ds-a.example.com
    smtp_server 127.0.0.1
    smtp_connect_timeout 30
}

# VRRP实例配置
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass SecurePass123!
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.100/24 dev ens33 label ens33:vip
    }
    # 当状态变化时执行脚本（可选）
    notify_master "/etc/keepalived/scripts/notify_master.sh"
    notify_backup "/etc/keepalived/scripts/notify_backup.sh"
    notify_fault "/etc/keepalived/scripts/notify_fault.sh"
}

# 虚拟服务器配置（集成LVS）
virtual_server 10.0.0.100 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    protocol TCP

    # 健康检查脚本（可选）
    # sorry_server 127.0.0.1 80

    real_server 10.0.0.13 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 80
        }
    }

    real_server 10.0.0.14 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 80
        }
    }
}
EOF

5. 配置DS B (10.0.0.12) - BACKUP

复制代码 
sudo tee /etc/keepalived/keepalived.conf > /dev/null <<'EOF'
# 全局配置
global_defs {
    router_id LVS_DS_B
    script_user root
    enable_script_security
    notification_email {
        admin@example.com
    }
    notification_email_from keepalived@ds-b.example.com
    smtp_server 127.0.0.1
    smtp_connect_timeout 30
}

# VRRP实例配置
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass SecurePass123!
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.100/24 dev ens33 label ens33:vip
    }
    notify_master "/etc/keepalived/scripts/notify_master.sh"
    notify_backup "/etc/keepalived/scripts/notify_backup.sh"
    notify_fault "/etc/keepalived/scripts/notify_fault.sh"
}

# 虚拟服务器配置（与DS A相同）
virtual_server 10.0.0.100 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    protocol TCP

    real_server 10.0.0.13 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 80
        }
    }

    real_server 10.0.0.14 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 80
        }
    }
}
EOF

6. 创建状态通知脚本（两台DS都执行）

复制代码 
# 创建脚本目录
sudo mkdir -p /etc/keepalived/scripts

# 创建通知脚本
sudo tee /etc/keepalived/scripts/notify_master.sh > /dev/null <<'EOF'
#!/bin/bash
LOG_FILE="/var/log/keepalived-state.log"
HOSTNAME=$(hostname)
VIP="10.0.0.100"
DATE=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")

echo "[$DATE] $HOSTNAME became MASTER for VIP $VIP" >> $LOG_FILE
# 可以在这里添加其他操作，如发送邮件通知
EOF

sudo tee /etc/keepalived/scripts/notify_backup.sh > /dev/null <<'EOF'
#!/bin/bash
LOG_FILE="/var/log/keepalived-state.log"
HOSTNAME=$(hostname)
VIP="10.0.0.100"
DATE=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")

echo "[$DATE] $HOSTNAME became BACKUP for VIP $VIP" >> $LOG_FILE
EOF

sudo tee /etc/keepalived/scripts/notify_fault.sh > /dev/null <<'EOF'
#!/bin/bash
LOG_FILE="/var/log/keepalived-state.log"
HOSTNAME=$(hostname)
VIP="10.0.0.100"
DATE=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")

echo "[$DATE] $HOSTNAME entered FAULT state for VIP $VIP" >> $LOG_FILE
EOF

# 设置脚本权限
sudo chmod +x /etc/keepalived/scripts/*.sh
sudo touch /var/log/keepalived-state.log
sudo chown root:root /var/log/keepalived-state.log

7. 启动和验证Keepalived服务（两台DS都执行）

复制代码 
# 启动服务
sudo systemctl start keepalived

# 设置开机自启
sudo systemctl enable keepalived

# 检查服务状态
sudo systemctl status keepalived --no-pager

# 检查VIP分配（应该在DS A上）
ip addr show ens33 | grep 10.0.0.100

# 检查LVS规则
sudo ipvsadm -ln

# 监控日志
sudo journalctl -u keepalived -f --since "1 minute ago"

第二阶段：RS服务器配置

1. 配置内核参数（两台RS都执行）

复制代码 
sudo tee /etc/sysctl.d/90-lvs-rs.conf > /dev/null <<'EOF'
# LVS DR模式在RS上的必需参数
# arp_ignore: 控制ARP请求响应
# 1 = 只响应目标IP地址是接收网卡上配置的本地地址的ARP请求
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

# arp_announce: 控制ARP宣告
# 2 = 总是使用最佳本地地址（避免使用VIP作为源地址）
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

# 禁用rp_filter，防止丢弃非预期路径的数据包
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 0
EOF

# 应用配置
sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/90-lvs-rs.conf

2. 创建RS配置脚本（两台RS都执行）

复制代码 
sudo tee /usr/local/bin/lvs-rs-config.sh > /dev/null <<'EOF'
#!/bin/bash
# LVS Real Server 配置脚本
# 适用于 DR 模式，配置 lo:0 接口和 ARP 参数

VIP="10.0.0.100"
INTERFACE="lo:0"

function start() {
    echo "Starting LVS Real Server configuration for VIP $VIP..."
    
    # 1. 在lo接口上添加VIP
    if ! ip addr show $INTERFACE | grep -q "$VIP"; then
        ip addr add $VIP/32 dev lo
        ip link set $INTERFACE up
        echo "VIP $VIP configured on $INTERFACE"
    else
        echo "VIP $VIP already configured on $INTERFACE"
    fi
    
    # 2. 添加路由（确保返回流量通过正确接口）
    if ! ip route show table all | grep -q "local $VIP"; then
        ip route add local $VIP dev lo proto kernel scope host table local
        echo "Route for $VIP added to local table"
    fi
    
    # 3. 应用内核参数（双重保障）
    sysctl -p /etc/sysctl.d/90-lvs-rs.conf >/dev/null 2>&1
    
    echo "LVS Real Server configuration completed successfully"
}

function stop() {
    echo "Stopping LVS Real Server configuration for VIP $VIP..."
    
    # 1. 移除VIP
    if ip addr show $INTERFACE | grep -q "$VIP"; then
        ip addr del $VIP/32 dev lo
        echo "VIP $VIP removed from $INTERFACE"
    fi
    
    # 2. 移除路由
    if ip route show table all | grep -q "local $VIP"; then
        ip route del local $VIP dev lo
        echo "Route for $VIP removed from local table"
    fi
    
    echo "LVS Real Server configuration stopped"
}

function status() {
    if ip addr show $INTERFACE | grep -q "$VIP"; then
        echo "LVS Real Server is RUNNING for VIP $VIP"
        echo "Current configuration:"
        ip addr show $INTERFACE
        ip route show table local | grep $VIP
    else
        echo "LVS Real Server is NOT RUNNING for VIP $VIP"
    fi
}

case "$1" in
    start)
        start
        ;;
    stop)
        stop
        ;;
    restart)
        stop
        sleep 2
        start
        ;;
    status)
        status
        ;;
    *)
        echo "Usage: $0 {start|stop|restart|status}"
        exit 1
esac

exit 0
EOF

# 设置脚本权限
sudo chmod +x /usr/local/bin/lvs-rs-config.sh

# 首次运行配置
sudo /usr/local/bin/lvs-rs-config.sh start

# 验证配置
sudo /usr/local/bin/lvs-rs-config.sh status

3. 创建systemd服务（两台RS都执行）

复制代码 
sudo tee /etc/systemd/system/lvs-rs.service > /dev/null <<'EOF'
[Unit]
Description=LVS Real Server Configuration for DR Mode
After=network.target

[Service]
Type=oneshot
RemainAfterExit=yes
ExecStart=/usr/local/bin/lvs-rs-config.sh start
ExecStop=/usr/local/bin/lvs-rs-config.sh stop
ExecReload=/usr/local/bin/lvs-rs-config.sh restart

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 重载systemd配置
sudo systemctl daemon-reload

# 启动服务并设置开机自启
sudo systemctl start lvs-rs
sudo systemctl enable lvs-rs

# 检查服务状态
sudo systemctl status lvs-rs --no-pager

4. 验证RS配置（两台RS都执行）

复制代码 
# 检查VIP是否配置在lo接口
ip addr show lo

# 检查路由表
ip route show table local | grep 10.0.0.100

# 检查ARP参数
sysctl net.ipv4.conf.all.arp_ignore net.ipv4.conf.all.arp_announce

# 测试Web服务（确保已安装并运行）
sudo apt install -y nginx
sudo systemctl start nginx
sudo systemctl enable nginx

# 创建不同内容的测试页面（区分RS1和RS2）
if [ "$(hostname)" = "rs1" ]; then
    echo "<h1>Real Server 1 (10.0.0.13)</h1>" | sudo tee /var/www/html/index.html
else
    echo "<h1>Real Server 2 (10.0.0.14)</h1>" | sudo tee /var/www/html/index.html
fi

第三阶段：验证和测试

1. 初始验证（从客户端执行）

复制代码 
# 检查VIP是否可达
ping -c 3 10.0.0.100

# 访问Web服务
curl http://10.0.0.100
# 应该看到来自RS1或RS2的响应

# 多次访问测试负载均衡
for i in {1..10}; do
    curl http://10.0.0.100 | grep -o "Real Server [12]"
    sleep 0.5
done
# 应该看到RS1和RS2交替响应

# 检查HTTP头
curl -I http://10.0.0.100

2. 详细验证（从DS A执行）

复制代码 
# 检查Keepalived状态
sudo systemctl status keepalived --no-pager

# 检查VIP
ip addr show ens33

# 检查LVS规则
sudo ipvsadm -ln
# 应该看到类似以下输出：
# IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
# Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
#   -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
# TCP  10.0.0.100:80 rr persistent 50
#   -> 10.0.0.13:80                 Route   1      0          0         
#   -> 10.0.0.14:80                 Route   1      0          0         

# 检查ARP表（确保VIP的MAC地址是DS A的MAC）
arp -an | grep 10.0.0.100

# 检查内核日志
dmesg | grep -i keepalived

3. 模拟故障转移（从DS A执行）

复制代码 
# 1. 停止DS A的Keepalived服务
sudo systemctl stop keepalived

# 2. 在DS B上观察VIP转移（在另一个终端执行）
# 在DS B上执行：
ip addr show ens33 | grep 10.0.0.100
# 应该在几秒内看到VIP出现在DS B上

# 3. 从客户端验证服务连续性
curl http://10.0.0.100
# 服务应该仍然可用

# 4. 检查DS B的Keepalived日志
sudo journalctl -u keepalived -f --since "1 minute ago"

# 5. 检查状态通知日志
cat /var/log/keepalived-state.log

4. 恢复和抢占测试（从DS A执行）

复制代码 
# 1. 重启DS A的Keepalived服务
sudo systemctl start keepalived

# 2. 在DS A上观察VIP恢复（抢占模式）
ip addr show ens33 | grep 10.0.0.100
# 应该在几秒内看到VIP回到DS A上（因为priority 100 > 90）

# 3. 从客户端验证
curl http://10.0.0.100
# 服务应该仍然可用

# 4. 检查状态日志
cat /var/log/keepalived-state.log
# 应该看到DS A恢复为MASTER，DS B降级为BACKUP

第四阶段：维护和监控

1. 创建健康检查脚本（可选，增强可靠性）

复制代码 
sudo tee /etc/keepalived/scripts/check_rs_health.sh > /dev/null <<'EOF'
#!/bin/bash
# 检查RS健康状态，可在keepalived配置中使用

RS_LIST=("10.0.0.13" "10.0.0.14")
PORT=80
TIMEOUT=3

for RS in "${RS_LIST[@]}"; do
    # 使用curl检查HTTP状态
    if curl -m $TIMEOUT -s -o /dev/null -w "%{http_code}" "http://$RS:$PORT" | grep -q "200"; then
        echo "$RS is HEALTHY" >> /var/log/keepalived-health.log
    else
        echo "$RS is UNHEALTHY" >> /var/log/keepalived-health.log
        # 可以在这里添加通知逻辑
    fi
done
EOF

sudo chmod +x /etc/keepalived/scripts/check_rs_health.sh
sudo touch /var/log/keepalived-health.log

2. 配置Prometheus监控（可选）

复制代码 
# 安装node_exporter
sudo apt install -y prometheus-node-exporter

# 创建Keepalived状态脚本
sudo tee /usr/local/bin/keepalived-status.sh > /dev/null <<'EOF'
#!/bin/bash
if systemctl is-active --quiet keepalived; then
    if ip addr show ens33 | grep -q "10.0.0.100"; then
        echo "keepalived_state{role=\"active\"} 1"
        echo "keepalived_state{role=\"backup\"} 0"
    else
        echo "keepalived_state{role=\"active\"} 0"
        echo "keepalived_state{role=\"backup\"} 1"
    fi
else
    echo "keepalived_state{role=\"active\"} 0"
    echo "keepalived_state{role=\"backup\"} 0"
fi
EOF

sudo chmod +x /usr/local/bin/keepalived-status.sh

原理解析

1. LVS DR模式工作原理

复制代码 
客户端
   │
   ▼
10.0.0.100 (VIP)  ←─┐
   │                │
   ▼                │
DS (Director)       │
   │                │
   ▼                │
10.0.0.13/14 (RS)   │
   │                │
   └────────────────┘ (RS直接响应给客户端，不经过DS)
  • 请求流程：客户端 → VIP (DS) → RS
  • 响应流程：RS → 客户端 (直接，不经过DS)
  • 关键要求 ：
    • VIP必须配置在DS和RS的lo接口上
    • RS必须抑制ARP响应，避免网络混乱
    • DS和RS必须在同一物理网络

2. VRRP协议工作原理

复制代码 
正常状态:
DS A (MASTER): 持有VIP，发送VRRP通告
DS B (BACKUP): 监听通告，处于待命状态

故障转移:
DS A故障 → 停止发送通告
DS B检测到 → 等待3个通告间隔 → 宣布自己为MASTER → 接管VIP

恢复抢占:
DS A恢复 → 发送高优先级通告
DS B收到 → 降级为BACKUP → 释放VIP
DS A重新获取VIP

3. 关键内核参数解释

复制代码 
arp_ignore = 1:
  只响应目标IP是接收网卡上配置的本地地址的ARP请求
  防止RS响应VIP的ARP请求，避免网络混乱

arp_announce = 2:
  总是使用最佳本地地址响应ARP
  确保RS使用真实IP而不是VIP响应ARP

rp_filter = 0:
  禁用反向路径过滤
  允许接收来自非预期接口的数据包
  对LVS DR模式至关重要

故障排除指南

常见问题及解决方案

  1. VIP无法启动

    复制代码 
    # 检查网卡名称是否正确
ip addr show

# 检查内核参数
sysctl net.ipv4.ip_forward net.ipv4.conf.all.rp_filter

# 检查Keepalived日志
journalctl -u keepalived -f

  2. RS不响应请求

    复制代码 
    # 检查RS的lo接口配置
ip addr show lo

# 检查ARP参数
sysctl net.ipv4.conf.all.arp_ignore net.ipv4.conf.all.arp_announce

# 检查防火墙
sudo ufw status

  3. VRRP通告问题

    复制代码 
    # 检查防火墙是否允许VRRP
sudo ufw status | grep VRRP

# 使用tcpdump抓包分析
sudo apt install -y tcpdump
sudo tcpdump -i ens33 host 224.0.0.18 -n

  4. 负载均衡不工作

    复制代码 
    # 检查LVS规则
sudo ipvsadm -ln

# 检查RS健康状态
curl -I http://10.0.0.13
curl -I http://10.0.0.14
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