LVS+Keepalived 实现高可用负载均衡
LVS+Keepalived实现高可用负载均衡
一、原理
1、概要介绍
如果将 TCP/IP 划分为 5 层，则 Keepalived 就是一个类似于 3~5 层交换机制的软件，具有 3~5 层交换功能，其主要作用是检测 web 服务器的状态，如果某台 web 服务器故障，Keepalived 将检测到并将其从系统中剔除，当该 web 服务器工作正常后 Keepalived 自动将其加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，而不需要人工干预，只需要人工修复故障的 web 服务器即可。
2、工作原理
Keepalived 基于 VRRP 协议来实现高可用的解决方案，利用其避免单点故障，通常这个解决方案中，至少有 2 台服务器运行 Keepalived ，即一台为 MASTER ，另一台为 BACKUP ，但对外表现为一个虚拟 IP ，MASTER 会发送特定消息给 BACKUP,当 BACKUP 收不到改消息时，则认为 MASTER 故障了，BACKUP 会接管虚拟 IP ，继续提供服务，从而保证了高可用性，具体如下图。
3 层机理是发送 ICMP 数据包即 PING 给某台服务器，如果不通，则认为其故障，并从服务器群中剔除。
4 层机理是检测 TCP 端口号状态来判断某台服务器是否故障，如果故障，则从服务器群中剔除。
5 层机理是根据用户的设定检查某个服务器应用程序是否正常运行，如果不正常，则从服务器群中剔除。
3、实际作用
主要作用 RealServer 的健康检查，以及负载均衡设备 MASTER 和 BACKUP 之间 failover 的实现。
二、架构
本系列文章以 CentOS Linux release 6.0(Final) 为例，介绍用 LVS + Keepalived 实现高可用负载均衡。具体业务需求是用虚拟 IP 转发 88、25、21 端口请求到后端的真实服务器来处理业务逻辑，系统拓扑如下图：
客户端通过 VIP (Virtual IP)(172.28.14.227/228/229)来访问负载均衡服务器，负载均衡服务器通过 MASTER/172.28.19.92 或 BACKUP/172.28.19.93 将请求分别转发给真实服务器（Web 服务器/172.28.19.100/101/102、邮件服务器/172.28.19.103/104/105、文件服务器/172.28.19.106/107/108). 负载均衡服务器的 MASTER 和 BACKUP 上都必须安装 LVS+Keepalived,下面开始安装和配置之旅。
三、LVS 安装
MASTER 和 BACKUP 都必须安装 LVS ,安装 ipvsadm 步骤如下：
（1）依赖包安装
执行如下命令查看依赖包是否安装：
rpm -qa|grep popt
一般若安装了会打印以下信息
popt-static-1.13-7.el6.x86_64
popt-devel-1.13-7.el6.x86_64
popt-1.13-7.el6.x86_64
若没有上述的包，则需要依次安装，具体如下：
yum install popt
yum install popt-devel
yum install popt-staticx
再检查 libnl 是否安装
rpm -qa|grep libnl
若已安装，会打印如下信息
libnl-1.1-14.el6.x86_64
libnl-devel-1.1-14.el6.x86_64
如果没有上述的包，则需要依次安装，具体如下：
yum install libnl
yum install libnl-devel
（2） ipvsadm 安装
wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.26.tar.gz
tar zxvf ipvsadm-1.26.tar.gz
ln -s /usr/src/kernels/2.6.32-71.el6.x86_64 /usr/src/linux //注意：每个系统这个路径可能会不一样
cd ipvsadm-1.26
make
make install
至此， LVS 就安装完成了
四、 Keepalived 安装
MASTER 和 BACKUP 都必须安装 Keepalived，安装步骤如下：
wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.7.tar.gz
tar zxvf keepalived-1.2.7.tar.gz
cd keepalived-1.2.7
./configure
make
make install
通过以上步骤，Keepalived安装好了。 如果 ./configure 时出现下面错误：
configure: error:
!!! OpenSSL is not properly installed on your system. !!!
!!! Can not include OpenSSL headers files. !!!
则需要安装 OpenSSL 相关包,通过以下命令进行安装：
yum install openssl
yum install openssl-devel
然后从 ./configure 步骤开始执行以下后续步骤就行。
五、配置
- 服务脚本
将 Keepalived 做成服务启动 （MASTER 和 BACKUP 都是必须得）,具体步骤如下：
（1） 拷贝服务启动脚本
cp ./keepalived/etc/init.d /etc/init.d
（2）拷贝配置文件
mkdir /etc/keepalived
cp ./keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived
（3）拷贝可执行文件
cp ./bin/keepalived /usr/bin
（4）启动/停用服务
service keepalived start
service keepalived stop
- 配置 MASTER
备份并打开配置文件修改部分内容，尤其注意红色部分，具体如下：
cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
vi /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER # 状态实际 MASTER
interface eth0 # 监听网卡切换
virtual_router_id 51
priority 100 # 优先级（越大优先级越高）
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress { # 虚拟 IP 地址列表，即 VIP
172.28.14.227
172.28.14.228
172.28.14.229
}
}
virtual_server 172.28.14.227 8080 {
delay_loop 6
lb_algo wlc
lb_kind DR # DR模式
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 172.28.19.100 8080 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 8080
}
}
real_server 172.28.19.101 8080 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 8080
}
}
real_server 172.28.19.102 8080 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 8080
}
}
}
virtual_server 172.28.14.228 25 {
delay_loop 6
lb_algo wlc
lb_kind DR # DR 模式
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 172.28.19.103 25 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 25
}
}
real_server 172.28.19.104 25 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 25
}
}
real_server 172.28.19.105 25 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 25
}
}
}
virtual_server 172.28.14.229 21 {
delay_loop 6
lb_algo wlc
lb_kind DR # DR 模式
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 172.28.19.106 21 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 21
}
}
real_server 172.28.19.107 21 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 21
}
}
real_server 172.28.19.108 21 {
weight 1 # 权重（权重越高处理的请求越多）
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 21
}
}
}
- 配置 BACKUP
BACKUP 配置与 MASTER 基本一致，除了红色部分外，具体如下：
cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
vi /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance VI_1 {
state BACKP # 状态实际 BACKUP
...
priority 99 # 优先级99（比 MASTER 优先级 100 低）
...
}
- 配置 Realserver
为Realserver的某块网卡创建启动脚本，脚本内容如下：
vi realserverd
# !/bin/bash
VIP=172.28.14.227
. /etc/rc.d/init.d/functions
case "$1" in
start)
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
ifconfig lo:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
/sbin/route add -host $VIP dev lo:0
sysctl -p > /dev/null 2>&1
echo "realserver start OK"
;;
stop)
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
ifconfig lo:0 down
/sbin/route del $VIP > /dev/null 2>&1
echo "realserver stoped"
;;
*)
echo "Usage:$0 {start|stop}"
exit 1
esac
exit 0
注意脚本中红色部分，每块网卡绑定一个虚拟IP地址，如果绑定多个虚拟IP，则需要为每块网卡创建一个脚本，并且指定 lo:X（比如：lo:0，lo:1 等），另外，和 ./etc/rc.d/funtions 之间有空格。
启动 keepalived 服务，并执行上述脚本，然后用 ip a 能确认是否有 VIP 地址。
输入 ipvsadm -Ln 查看 LVS 工作状态。
停止 MASTER 的 keepalived 服务，BACKUP 能接管 VIP 地址，再次启动 MASTER 的 keepalived 服务，MASTER 又能再一次接管 VIP 地址。
如果这些你都搞定了，恭喜你，你已经拥有高可用服务了！
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