CentOS 6.5 LVS + KeepAlived搭建高可用负载均衡集群

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一、理论知识(原理)

我们不仅要知其然,而且要知其所以然,所以先给大家准备一些理论知识课,这样对以后的应用将会事半功倍。

1、什么是LVS?

请阅读作者章文嵩博士自己的研究报告,共计4部分,看完后对集群和LVS就有了初步的了解,不懂时可以翻翻。

LVS项目介绍:http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html

LVS集群的体系结构:http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.html

LVS集群中的IP负载均衡技术:http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html

LVS集群的负载调度:http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html

2、什么是KeepAlived?

Keepalived原理与实战精讲: http://zhumeng8337797.blog.163.com/blog/static/100768914201191762253640/

3、什么是CentOS?

百度百科给出的:http://baike.baidu.com/link?url=X3SzN3bJWjW_PkWC6GB2MTs5KhVmxBAxnCRjs9W7-IARDiHloZ_oRWj17BEz0kY3

4、小结

相信读了以上的理论知识后,已经对集群的实现原理有了大概的了解,那接下来我们就开始动手吧。

 

系统架构图:
CentOS 6.5 LVS + KeepAlived搭建高可用负载均衡集群_第1张图片
 

二、服务器的安装

我们会用到4个服务器,横向分2层:

第1层是LVS服务器(1个主,1个从;从可以多个)用来转发请求,需要安装ipvsadm和keepAlived;第2层是提供具体服务的服务器(表中用了2个;当然也可以是多个,现实的应用会上百台。),安装的是具体的服务,这里我们安装的是TOMCAT。

 

主机环境如下:

192.168.203.107  LVS_VIP(VIP:Virtual IP)

192.168.203.103  LVS_Master    

192.168.203.104  LVS_Backup

192.168.203.93  WEB1_RealServer

192.168.203.94  WEB2_RealServer

克隆:我们先安装配置好一层的一个服务器,其他服务器使用克隆方式。

 

1、安装虚拟机VirtualBox4.2.12

2、安装CentOS 6.5

这一步先安装一台虚拟机,然后其他的通过克隆方式安装,不过注意的是,克隆之后需要修改相应的IP地址已经eth0等配置。

具体方法是:

1)修改/etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules 

拷贝eth1的硬件地址到eth0 

删除eth1信息 

2)配置/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 

DEVICE="eth0" 
BOOTPROTO="static" 
HWADDR="00:0C:29:91:42:2C" 
MTU="1500" 
NM_CONTROLLED="yes" 
ONBOOT="yes" 
IPADDR=192.168.203.94 
NETMASK=255.255.255.0 
GATEWAY=192.168.203.254 

3)reboot 

这样可以保证所有的机器网卡都是eth0接口

 

3、LVS层安装LVS和KeepAlived

首先是LVS_MASTER机器的安装配置,打开LVS_Master服务器;

先安装lvs_master的服务,lvs_backup使用克隆虚拟机的方式,然后在配置文件修改三个参数即可,下面会讲到。

 

1)安装IPVSADM

知识点:IPVSADM理解为IPVS管理工具;LVS(Linux Virtual Server)的核心为IPVS(IP Virtual Server),从Linux内核版本2.6起,IPVS模块已经编译进了Linux内核。

使用yum命令进行安装,系统会选择最适合内核版本的ipvsadm

yum -y install ipvsadm

 

2)防火墙

为了测试方便,我们直接关闭防火墙,在实际使用中开启需要的端口即可(具体配置可参考:http://www.cnblogs.com/rockee/archive/2012/05/17/2506671.html)

service iptables stop

 

3)KeepAlived 的安装

知识点:KeepAlived是一个路由软件,它主要的目的是让我们通过简单的配置,实现高可用负载均衡,当然负载均衡依赖于Linux虚拟服务器(IPVS)的内核模块,其高可用性使用VRRP协议来实现,KeepAlived不仅会检测负载均衡服务器池中每台机器的健康状况并通知IPVS将非健康的机器从池中移除掉;同时它还能对负载均衡调度器本身实现健康状态检查,当主负载均衡调度器出现问题时,备用负载均衡调度器顶替主进行工作。

逐条执行如下命令,执行的原因暂不解释,实际就是需要这些组件,安装即可。

cd /usr/src  
yum -y install openssl-devel  
wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.7.tar.gz  
wget http://mirror.centos.org/centos/6/os/x86_64/Packages/popt-static-1.13-7.el6.x86_64.rpm  
yum -y install popt-static-1.13-7.el6.x86_64.rpm  
yum -y install kernel-devel make gcc openssl-devel libnl* popt*  
ln -s /usr/src/kernels/2.6.32-220.13.1.el6.x86_64/ /usr/src/linux  
tar zxvf keepalived-1.2.7.tar.gz  
cd keepalived-1.2.7  
./configure --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-358.2.1.el6.x86_64/
make && make install  
cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/  
cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/  
mkdir /etc/keepalived  
cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/  
cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/

注:上面的kernel路径自己去用tab键弄出来

OK,KeepAlived安装完毕,然后进行配置。

 

4)KeepAlivde的配置

第一步:打开IP Forward 功能(LVS现有三种负载均衡规则都需要打开此功能,如果不打开此功能,下面的配置配得再好都无济于事。)

vim /etc/sysctl.conf

打开后修改里面“net.ipv4.ip_forward = 1”

修改好后保存退出,执行如下命令使设置立即生效

sysctl -p

第二步:KeepAlivde的配置

配置文件在这个位置: /etc/keepalived/keepalived.conf

启动KeepAlived时,它默认会去/etc/keepalived下面找它的配置文件,所以上面命令中我们已经将这个配置文件复制过来了。现在进行修改:

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     [email protected]
   }
   notification_email_from [email protected]
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_MASTER
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 60
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.203.107
    }
}

virtual_server 192.168.203.107 8080 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.203.93 8080 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.203.94 8080 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
         
    }
}

 以上就完成了keepAlived的配置,下面进行启动

chkconfig keepalived on  
service keepalived start

 查看进程

ps aux | grep keepalived

 Keepalived正常运行时,共启动3个进程,其中一个进程是父进程,负责监控其子进程;一个是vrrp子进程;另外一个是checkers子进程。

查看下虚拟IP是否已经加上(重要) 

[root@centos03 keepalived-1.2.7]# ip a
1: lo:  mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 08:00:27:81:29:7d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.203.103/24 brd 192.168.203.255 scope global eth0
    inet 192.168.203.107/32 scope global eth0
    inet6 fe80::a00:27ff:fe81:297d/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

说明虚拟IP已经自动配置上了。

 

还有3个命令在先列示下,并不用执行

显示集群中服务器ip信息:ipvsadm -ln

查看日志:tail -f /var/log/messages

查看请求转发情况:ipvsadm -lcn | grep 虚拟IP

==>>至此,LVS_MASTER服务器已经配置好并启动了,接下来我们配置web服务器。

 

4、WEB服务器WEB1_RealServer的配置

1)克隆虚拟机WEB1_RealServer(192.168.203.93);

2)配置虚拟IP启动脚本

vim /etc/init.d/realserver.sh

 在文件中输入如下脚本:

#!/bin/bash  
SNS_VIP=192.168.203.107  
. /etc/rc.d/init.d/functions  
case "$1" in  
start)  
 ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP  
 /sbin/route add -host $SNS_VIP dev lo:0  
 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  
 sysctl -p >/dev/null 2>&1  
 echo "RealServer Start OK"  
 ;;  
stop)  
 ifconfig lo:0 down  
 route del $SNS_VIP >/dev/null 2>&1  
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
 echo "RealServer Stoped"  
 ;;  
 *)  
 echo "Usage: $0 {start|stop}"  
 exit 1  
esac  
exit 0

3)安装配置TOMCAT

我测试用的是TOMCAT6

yum -y install tomcat6 tomcat6-webapps tomcat6-admin-webapps  
service tomcat6 start

关闭防火墙:service iptables stop

打开浏览器:http://192.168.203.93:8080

会看到TOMCAT的熟悉页面了。

为了测试负载均衡,我们将这个页面改下,以更好的标识这个网页是本服务器的

Tomcat6安装目录位于/usr/share/tomcat6,所以我们要编辑tomcat下的webapps/ROOT/index.html这个文件。

cd /usr/share/tomcat6/webapps/ROOT/  
cat /dev/null > index.html  
vim index.html

 将如下文本写入index.html,然后打开浏览器:http://192.168.203.93:8080,已经改变:

web1 192.168.203.93

 4)启动虚拟IP的脚本

sh /etc/init.d/realserver.sh start  
ifconfig

 运行后会看到网络有一个虚拟IP:

[root@centos01 ROOT]# ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 08:00:27:59:AB:1D  
          inet addr:192.168.203.93  Bcast:192.168.203.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe59:ab1d/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:81006 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:12305 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:83023415 (79.1 MiB)  TX bytes:1645604 (1.5 MiB)

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1
          RX packets:46 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:46 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:3559 (3.4 KiB)  TX bytes:3559 (3.4 KiB)

lo:0      Link encap:Local Loopback  
          inet addr:192.168.203.107  Mask:255.255.255.255
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1

 5)去LVS_MASTER服务器的终端查看下ipvsadm,查看已经连接上了WEB1服务器,运行命令

ipvsadm -ln

 结果如下:

[root@centos03 keepalived-1.2.7]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.203.107:8080 rr persistent 50
  -> 192.168.203.93:8080          Route   1      0          0         

已经可以看到有服务器加入进来了。

此时我们访问网页http://192.168.203.107:8080,出现界面显示web1 192.168.203.93;

OK,至此已经能实现负载均衡了,接下来我们通过克隆实现多个主机的试验。

 

5、服务器克隆

1)从LVS_MASTER克隆一个LVS_BACKUP服务器,然后修改其中的参数,MASTER与BACKUP配置仅三处不同:global_defs中的router_id、vrrp_instance中的state、priority

(注意keepAlived的配置文件中有一个网卡设备,虚拟机的网卡设备可能是不一样的,有的是eth0,有的是eth1,所以也是要改动的,否则从服务器的服务器很有可能服务不正常)

配置好的如下文:

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     [email protected]
   }
   notification_email_from [email protected]
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_BACKUP
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 60
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.203.107
    }
}

virtual_server 192.168.203.107 8080 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.203.93 8080 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.203.94 8080 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

 2)从WEB1_RealServer克隆一个WEB2_RealServer,将tomcat的index.html文件改为web2 192.168.203.94。(这里的IP是我测试的,您的可以自定义)

启动realserver.sh脚本。

3)OK,至此我们已经虚拟出2个LVS服务器,一对主从;2个WEB服务器,web1和web2。接下来我们进行测试,看能否满足我们的初始需求。

 

三、负载和可用性测试

开启每个服务器的相关服务,关闭防火墙,我们开始进行测试。

1、测试LVS层

1)首先执行ip a命令,主服务器会存在一个虚拟IP,从服务器不会存在这个虚拟IP。现在浏览网页显示正常。虚拟IP如图所示:

显示集群中服务器ip信息:ipvsadm -ln

查看日志:tail -f /var/log/messages

查看请求转发情况:ipvsadm -lcn | grep 虚拟IP

2)现在停掉LVS_MASTER的keepAlived服务,看LVS_BACKUP是否可以自动加上虚拟IP地址,并且开始转发请求。

(注意keepAlived的配置文件中有一个网卡设备,虚拟机的网卡设备可能是不一样的,有的是eth0,有的是eth1,所以也是要改动的,否则从服务器的服务器很有可能服务不正常)

之后你通过命令:ip a去分别查看LVS_MASTER和LVS_BACKUP机器,结果正如预料一样,BACKUP立即接管了MASTER的工作。

切换很快,访问网页:http://192.168.203.107:8080也能正常显示。

3)恢复主服务器的keepAlived服务后,主服务器立刻接替了从服务器的工作,就不做截图了。和第1)个正常效果是一样的。

4)测试WEB服务器,看能否正常提供服务。先断掉WEB1,看下效果。

ipvsadm中的服务器列表,已经去掉了WEB1服务器,访问网页也只能访问到WEB2服务器了。

5)开启WEB1,关掉WEB2。测试正常。

四、总结

经过不断的测试,终于完成了这篇稿子,望大家能够指正。还有一点就是很多时候都是配置文件中的一些小毛病造成的,比如:

1、keepAlived中的通知邮箱好像必须要写,否则不正确;

2、keepAlived中的网卡设备要注意,按照服务器的实际情况填写;

3、使用时,必要的端口要打开,或者关掉防火墙。否则有事不提供服务;

4、一些命令行的执行,少一些参数执行就可能会有一些问题。

5、LINUX系统的目录结构也头疼,要不断的熟悉,否则也让你故意弄混了。

 

---------------------------------------------------全文完--------------------------------------------

 

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