LVS-DR+Keepalived 理论

一：LVS-DR工作原理

1.1：DR模式概述

• 负载均衡群集工作模式–直接路由（Direct Routing）
• 简称DR模式，采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络
• 负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道
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1.2：数据包流向分析

• 为方便进行原理分析，将 Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为1-2-3-4

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  1.Client向目标VIP发出请求， Director（负载均衡器）接收。

• 此时IP包头及数据帧头信息

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  2.Director根据负载均衡算法选择 Realserver_1，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为RealServer_1的MAC地址，然后在局域网上发送。

• IP包头及数据帧头信息

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  3.RealServer_1收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（ RealServer事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，发送到局域网。
  
  4.Client将收到回复报文。 Client认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的

注意：如果跨网段，那么报文通过路由器经由 terne返回给用户。

5.总结：对于IP地址时不变的，改变了MAC地址

1.3：LVS-DR中存在的ARP问题

• 在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址
  
• 在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱
• 当一个ARP广播发送到LVS-DR集群时，因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上的，它们都会接收到ARP广播
• 此时只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播
• 对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求
• 使用虚接口lo:0承载ⅥP地址
• 设置内核参数 arp_ignore=1：系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
• RealServe返回报文（源IP是VIP）经路由器转发，在重新封装报文时需要先获取路由器的MAC地址
  
• 发送ARP请求时， Linux默认使用IP包的源IP地址（即VIP）作为ARP请求包中的源IP地址，而不使用发送接口（例如ens33）的IP地址
  
• 路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项
• 原有的VIP对应 Director的MAC地址会被更新为ⅥP对应RealServer的MAC地址
  
• 此时新来的请求报文，路由器根据ARP表项，会将该报文转发给RealServer，从而导致

Director的VIP失效

• 解决办法
  对节点服务器进行处理，设置内核参数arp_announce=2：系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址

1.4：解决上述两个ARP问题的方法

’

修改/etc/sysctl.conf文件'
   '对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求'
  net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
  net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
  '系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址'
 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
  net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

二：keepalived实现原理

2.1：Keepalived案例分析

• 企业应用中，单台服务器承担应用存在单点故障的危险
• 单点故障一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害

2.2：keepalived工具概述

• 专为LVS和HA设计的一款健康检查工具
  • 支持故障自动切换（ Failover）
  • 支持节点健康状态检查（ Health Checking）
  • 官方网站http://www.keepalived.org

2.3：原理解析

• Keepalived采用VRRP热备份协议实现Linux服务器的多机热备功能

• VRRP，虚拟路由冗余协议，是针对路由器的一种备份解决方案

• 由多台路由器组成一个热备组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务

• 每个热备组内同一时刻只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态

• 若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务

三：如何部署Keepalievd

3.1：Keepalievd部署概述

• Keepalived可实现多机热备，每个热备组可有多台服务器，最常用的就是双机热备

• 双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现，适用于各种应用服务器

• 本次部署将实现基于web服务的双机热备

3.2：Keepalievd安装与启动

• 在LVS群集环境中应用时，也需用到 lipvsadm管理工具
• YUM安装 Keepalived
• 启用 Keepalived服务

3.3：配置Keepalievd master服务器

• Keepalievd配置目录位于/etc/keepalievd/
• keepalievd.conf是主配置文件
  • global_defs{…}区段指定全局参数
  • vrrp_instance实例名称{…}区段指定VRRP热备参数
  • 注释文字以“！”符号开头
  • 目录samples/,提供了许多配置样例作为参考
• 常用配置选项
• router_id HA_TEST_R1: 本路由器（服务器）的名称
• vrrp_instance VI_1：定义VRRP热备实例
• state MASTER：热备状态，MASTER表示主服务器
  i- nterface ens33：承载VIP地址的物理接口
• virtual_router_id 1：虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
• priority 100：优先级，数值越大优先级越高
• advert_int 1：通告间隔秒数（心跳频率）
• auth_type PASS：认证类型
• auth_pass 123456：密码字串
• virtual_ipaddress{vip}：指定漂移地址（VIP），可以有多个，多个漂移地址以逗号分隔

3.4：配置Keepalived slave服务器

• Keepalived备份服务器的配置与master的配置有三个选项不同
  • router_id:设为自由名称
  • state：设为BACKUP
  • priority：值低于主服务器
• 其他选项与master相同

3.5：Keepalived双机热备效果测试

• 测试双机热备的效果
  • 主、备机均启用Web服务，内容相同
  • 先后禁用、启用主服务器的网卡，执行测试