LVS+Keepalived使用总结

一、lvs简介和推荐阅读的资料

二、lvs和keepalived的安装

三、LVS VS/DR模式搭建

四、LVS VS/TUN模式搭建

五、LVS VS/NAT模式搭建

六、keepalived多种real server健康检测实例

七、lvs持久性工作原理和配置

八、lvs数据监控

九、lvs+keepalived故障排除

一、LVS简介和推荐阅读的资料

      学习LVS+Keepalived必须阅读的三个文档。

1、  《Keepalived权威指南》下载见 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/60951.htm

2、  《LVS手册》http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129233.htm

3、  《Red_Hat_Enterprise_Linux-5-Virtual_Server_Administration-zh-CN》 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129234.htm

这三个文档是官方文档，介绍了大部分原理和基础知识。下面我主要记录一些使用的案例，方便查阅。

LVS/DR + Keepalived搭建负载均衡集群 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-06/118647.htm

LVS+Keepalived实现四层负载及高可用  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/112695.htm

LVS+Keepalived高可用负载均衡集群架构实验  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-01/112560.htm

Heartbeat+LVS构建高可用负载均衡集群  http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/106964.htm

搭建LVS负载均衡测试环境  http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/106636.htm

一个针对LVS的压力测试报告 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-03/114422.htm

      他们负责什么工作?

在LVS+Keepalived环境里面，lvs主要的工作是提供调度算法，把客户端请求按照需求调度在real服务器，keepalived主要的工作是提供lvs控制器的一个冗余，并且对real服务器做健康检查，发现不健康的real服务器，就把它从lvs集群中剔除，real服务器只负责提供服务。

二、lvs和keepalived的安装

      环境规划

      2*(lvs+keepalived服务器)+n*real-server，一般lvs+keepalived是这样的架构。

      开始安装

1、  下载软件包

在http://www.linuxvirtualserver.org/ 下载lvs的软件包

在http://www.keepalived.org/ 下载keepalived软件包

2、先编译安装lvs，再安装keepalived，安装lvs需要内核源码

下载lvs源码的时候，一定要选择你内核版本对应的源码包。

# uname  -r
2.6.18-164.el5PAE
#yum install kernel-devel -y  //安装内核源码包
#ln -s /usr/src/kernels/2.6.18-164.el5PAE-i686/ /usr/src/linux
#wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.24.tar.gz  //ipvsadm包就是lvs软件包，别觉得名字不一样
# tar -zxvf ipvsadm-1.24.tar.gz
# cd ipvsadm-1.24
#make && make install

检查lvs是否安装成功：

#ipvsadm //查看是否有输出

#lsmod | grep ip_vs  //如果ipvsadm有输出，那么使用这个命令查看是否加载ip_vs模块，如果加载，那么lvs算安装成功。

2、  编译安装keepalived，一定在安装完lvs以后在安装keepalive

#wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.15.tar.gz //不建议选择最新的版本
#tar -zxvf keepalived-1.1.15.tar.gz
#cd keepalived-1.1.15
#./configure --prefix=/  --mandir=/usr/local/share/man/ --with-kernel-dir=/usr/src/linux/
Keepalived version       : 1.1.15
Compiler                 : gcc
Compiler flags           : -g -O2
Extra Lib                : -lpopt -lssl -lcrypto
Use IPVS Framework       : Yes
IPVS sync daemon support : Yes
Use VRRP Framework       : Yes
Use LinkWatch            : No
Use Debug flags          : Nod

 

看见如上输入，注意yes和no的值，如果一样，证明配置成功，如果lvs为no，那么证明你的lvs没有安装成功，需要从新安装lvs再安装keepalived。

#make && make install

如果没有报错，那么就安装成功了，检查一下是否生成了keepalived命令。

三、LVS VS/DR模式搭建

环境介绍

主机IP	角色	安装软件
122.225.32.134	Lvs+keepalived MASTER	Ipvsadm keepalived
122.225.32.135	Lvs+keepalived BACKUP	Ipvsadm keepalived
122.225.32.136	Real server	Lvs_real脚本
122.225.32.137	Real server	Lvs_real脚本
122.225.32.142	VIP

注意：所有机器都在一个交换机，并且在一个网段。

1、在134和135上安装ipvsadm和keepalived软件。

2、修改keepalived的配置文件

122.225.32.134：

# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! 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_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        122.225.32.142
    }
}
virtual_server 122.225.32.142 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 0             //此值为0，主要是为了方便测试，每次刷新页面结果会不一样
    protocol TCP
    real_server 122.225.32.136 80{
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port    80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 122.225.32.137 80{
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port    80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

 

122.225.32.135：

和122.225.32.134相比，值需要删除state MASTER 和 修改priority的值小于master的。

real server：

在所有real server上添加下面脚本，名执行# cat  /sbin/lvs_real

#!/bin/bash
#description:start realserver
vip=122.225.32.157
source /etc/rc.d/init.d/functions
case $1 in
start)
        echo "Start Realserver"
        /sbin/ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
        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
;;
stop)
        echo "Stop Realserver"
        /sbin/ifconfig lo:0 down
        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 "Usage: $0 (start | stop)"
exit 1
esac

执行脚本以后，使用ip add命令查看lo接口是否添加了虚拟ip地址。

当然，real server上面需要安装http服务，并启动，在index.html里面添加自己的IP地址，方便客户端访问时候辨别访问的是哪个主机。

3、配置完成以后，开始测试：

在122.225.32.134和122.225.32.135上使用ip add检查，虚拟IP应该配置在134上面。

测试1{主要测试lvs}：访问虚拟IP是否可以访问真实服务器，是否轮询real server

在master上使用 ipvsadm命令查看lvs状态。

# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  122.225.32.142:http rr
  -> 122.225.32.137:http          Route   1      0          0        
  -> 122.225.32.136:http          Route   1      0          0

在客户端访问虚拟IP 122.225.32.142，看是否可以访问。每次刷新，应该会换一个real server。访问数次后，通过ipvsadm观察lvs状态。

# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  122.225.32.142:http rr
  -> 122.225.32.137:http          Route   1      0          6        
  -> 122.225.32.136:http          Route   1      0          6

测试2{主要测试keepalived}：lvs服务器的HA，当keepalived master挂掉后，keepalived backup会不会接管虚拟IP。

关闭master主机上的keepalived进程。

在backup上ip add查看是否添加虚拟IP，通过/var/log/message查看相关转换日志。

 

测试3{测试backup的lvs}：使用客户端访问现在虚拟ip，查看是否一切正常

      测试完成后，开启master的keepalived进程，等虚拟ip转移到master以后，在从客户端访问，查看是否存在问题。

更多详情见请继续阅读下一页的精彩内容： http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129232p2.htm

 

四、LVS VS/TUN模式搭建

环境介绍

主机IP	角色	安装软件
122.225.32.134	Lvs+keepalived MASTER	Ipvsadm keepalived
122.225.32.135	Lvs+keepalived BACKUP	Ipvsadm keepalived
122.225.32.155	Real server
122.225.32.156	Real server
122.225.32.142	VIP

注意：虚拟ip，master和backup在同意网段和交换机，realserver在不同网段，但是同属于外网IP

1、在134和135上安装ipvsadm和keepalived软件。

2、修改keepalived的配置文件

122.225.32.134：

 # cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! 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_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        122.225.32.142
    }
}
virtual_server 122.225.32.142 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind TUN
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 0
    protocol TCP
    real_server 122.225.32.155 80{
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port    80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 122.225.32.156 80{
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port    80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

 

122.225.32.135：

和122.225.32.134相比，值需要删除state MASTER 和 修改priority的值小于master的。

 

real server：

在所有real server上添加下面脚本，名执行。

# cat /sbin/lvs_real_tun
#!/bin/sh
# description: Config realserver tunl port and apply arp patch
VIP=122.225.32.142
. /etc/rc.d/init.d/functions
case $1 in
start)
echo "Tunl port starting"
ifconfig tunl0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP up
/sbin/route add -host $VIP dev tunl0
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_announce
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
sysctl -p
;;
stop)
echo "Tunl port closing"
ifconfig tunl0 down
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
;;
*)
echo "Usage: $0" {start|stop}
exit 1
esac

3、配置完成以后，开始测试：

测试方法和DR方法一样。

 

五、LVS VS/NAT模式搭建

环境介绍

主机IP	角色	安装软件
122.225.32.134	Lvs+keepalived MASTER	Ipvsadm keepalived
122.225.32.135	Lvs+keepalived BACKUP	Ipvsadm keepalived
10.1.1.9	Real server	Lvs_real脚本
10.1.1.10	Real server	Lvs_real脚本
122.225.32.142	VIP eth0	外网虚拟IP
10.1.1.118	VIP eth1	内网虚拟IP

注意：所有机器都在一个交换机，并且在一个网段，LVS服务器端最好开启数据包转发net.ipv4.ip_forward。

1、在134和135上安装ipvsadm和keepalived软件。

2、修改keepalived的配置文件

注意：这里由于需要内外网IP的同时漂移，所以需要用到vrrp同步组，并且需要同时开启两个vrrp实例。

122.225.32.134：

经过上面的配置，大家应该比较熟悉了，相对于TUN和DR模式，NAT的配置文件主需要做一下修改。

! 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_DEVEL
}
vrrp_sync_group G1 {
  group {
    VI_1
    VI_2
  }
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        122.225.32.142
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state MASTER
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.1.1.118
    }
}
virtual_server 122.225.32.142 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind NAT
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 0
    protocol TCP
    real_server 10.1.1.251 80{
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port    80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 10.1.1.8 80{
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port    80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

122.225.32.135：

和122.225.32.134相比，值需要删除state MASTER 和 修改priority的值小于master的。

real server：

10.1.1.9和10.1.1.10的网关需要指定的lvs的内网虚拟IP也就是10.1.1.118，不需要其他设置。

 

六、keepalived多种real server健康检测实例

keepalived对lvs的real server检测方式主要有以下几种，HTTP_GET,SSL_GET,TCP_CHECK,SMTP_CHECK,MISC_CHECK.

其中TCP_CHECK是最常用的方式，一般内容在keepalived手册中都可以查到，值得提一下的就是关于digest和genhash的用法。

HTTP_GET | SSL_GET {
url {
path /
digest  ##genssh工具算出的。
status_code 200
}
connect_port 80
bindto 
connect_timeout 10
nb_get_retry 3
delay_before_retry 2
}

 

这里需要注意的就是digest的值如何算，一般在安装keepalived后，会生成一个genhash的工具。

可以使用

#genhash -h 查看帮助

常见的使用方法如下

# genhash  -s 10.1.1.8 -p 80 -u index.html 如果你是ssl连接，需要加 -S 参数，算出的值贴到配置文件中就可以了。

 

七、lvs持久性工作原理和配置

一、LVS持久连接技术

lvs的持久性连接有两方面。

1、把同一个client的请求信息记录到lvs的hash表里，保存时间使用persistence_timeout控制，单位为秒。persistence_granularity 参数是配合persistence_timeout的，在某些情况特别有用，他的值是子网掩码，表示持久连接的粒度，默认是255.255.255.255，也就是单独的client ip，如果改成，255.255.255.0就是client ip一个网段的都会被分配到同一个real server。

2、一个��接创建后空闲时的超时时间，这个时间为3种

a、tcp的空闲超时时间

b、lvs收到客户端tcp fin的超时时间

c、udp的超时时间

如何查看这些值？

# ipvsadm  //可以查看连接空闲的超时时间，红色标记。

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port          Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP  122.225.32.142:http rr persistent 10

-> 122.225.32.137:http          Route  1      0          1

-> 122.225.32.136:http          Route  1      0          0

# ipvsadm -l –timeout  //查看tcp tcpfin udp的超时时间

Timeout (tcp tcpfin udp): 900 120 300

他们是如何工作的？

我们通过

# ipvsadm -Lcn

IPVS connection entries

pro expire state      source            virtual            destination

TCP 00:57  NONE        110.184.96.173:0  122.225.32.142:80  122.225.32.136:80

TCP 01:57  FIN_WAIT    110.184.96.173:54568 122.225.32.142:80  122.225.32.136:80

当一个client访问vip的时候，ipvs或记录一条状态为NONE的信息，红色的值的初始值是persistence_timeout的值，然后根据时钟主键变小，在以下记录存在期间，同一client ip连接上来，都会被分配到同一个后端。

FIN_WAIT的值就是tcp tcpfin udp的超时时间，当NONE的值为0时，如果FIN_WAIT还存在，那么NONE的值会从新变成60秒，再减少，直到FIN_WAIT消失以后，NONE才会消失，只要NONE存在，同一client的访问，都会分配到统一real server。

 

如何设置这些值？

persistence_timeout可以通过以下两种方法设置

1、  ipvsadm -A -t 192.168.20.154:80 -s rr -p 60

注意：上面命令中红色标记的80端口，表示同一客户端访问服务器的80端口，会被定义到同一个real server，如果把80端口改为0，那么同一客户端访问服务器的任何服务都会被转发到同一real server。

2、修改keepalived配置文件在虚拟服务器配置下面加入 persistence_timeout 60

 

tcp tcpfin udp的配置

#ipvsadm –set tcp tcpfin udp

# ipvsadm –set 120 50 50 //实例

建议：tcpfin的值最好小于persistence_timeout的值，这样比较方便计算。

lvs持久性参考资料：

http://www.linuxvirtualserver.org/docs/persistence.html

二、防火墙标记

http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129235.htm

三、conn_syncd

lvs负载调度器在进行切换的时候，还是会影响服务的，因为备用的调度器上没有已经建立的连接信息，当这些已经建立的连接通过备用的调度器的时候，连接会被reset掉，从而导致连接中断，这个时候就该conn_syncd上场了。详细信息请参见（http://www.linuxvirtualserver.org/docs/sync.html），lvs中文手册也提到过这个问题。

解决方案：

Here is simple intructions to use IPVS connection synchronization. On the primary load balancer, run
#ipvsadm --start-daemon=master --mcast-interface=eth0
On the backup load balancers, run
#ipvsadm --start-daemon=backup --mcast-interface=eth0
To stop the daemon, run
#ipvsadm --stop-daemon

注意：这个命令需要手工启用，并且如果主lvs挂掉，切换到备用的时候，连接信息是同步的，但是主恢复，抢占vip后，连接信息是不会被反同步回去的。配置不抢占是使用nopreempt，只能配置在backup状态的主机，并且优先级必须比另外一台高，也就是配置在主lvs上，但是主lvs不能配置state master值。

八、lvs数据监控

可以使用lvs-rrd工具和cacti来监控，具体请google。

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