LVS+Keepalived 高可用群集实战部署

一、LVS+Keepalived 高可用群集

1.LVS

• Linux虚拟服务器(Linux Virtual Server)

• LVS 实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用， 为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法

2、Keepalived工作原理和作用

• Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS高可用方案，可以解决静态路由出现的单点故障问题。

• 在一个LVS服务集群中通常有主服务器(MASTER)和备份服务器(BACKUP)两种角色的服务器，但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送VRRP通告信息给备份服务器，当备份服务器收不到VRRP消息的时候，即主服务器异常的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

• 支持故障自动切换（Failover）

• 支持节点健康状态检查（Health Checking）

• 判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当 master 故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切换回 master 节点

3、Keepalived体系主要模块及其作用

Keepalived体系架构中主要有三个模块，分别是core（核心模块）、check（健康检查模块）、vrrp（故障转移模块）

• core模块：为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析。
• check模块：负责健康检查，常见的方式有端口检查及URL检查。（节点服务器的健康检查）
• vrrp模块：是来实现VRRP协议的。（调度器之间的健康检查和主备切换）

健康检查学名 :探针
1）发送心跳消息：ping/pang
2）TCP端口检查：向一台主机的IP:PORT（端口）T发起TCP三次握手连接
3）HTTP URL检查：向一台主机的 http://IP:PORT/…URL路径发送HTTP GET请求方法，主机响应返回2xx 3xx 认为健康检查正常，如响应返回4xx 5xx则认为健康检查异常

4、Keepalived实现原理剖析

• 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份组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务
• 每个热备组内同时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

5、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
• 每个热备组内同时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

LVS+Keepalived 高可用群集部署（抢占模式）

环境配置

主机	IP地址	工具
Director主	192.168.24.70	ipvsadm、keepalived
Director备	192.168.24.77	ipvsadm、keepalived
NFS-Server共享	192.168.24.80	rpcbind、nfs-utils
Web-Server节点1	192.168.24.100	rpcbind、nfs-utils、httpd
Web-Server节点2	192.168.24.110	rpcbind、nfs-utils、httpd

1、配置负载调度器（192.168.24.70、192.168.24.77相同）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens32.send_redirects = 0

sysctl -p

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.24.70:80 -s rr       #这里指定的虚拟IP为ens33网卡ip，重启keepliaved后会自动绑定虚拟网卡
ipvsadm -a -t 192.168.24.70:80 -r 192.168.24.100:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.24.70:80 -r 192.168.24.110:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -l

2、部署NFS共享服务器(192.168.24.80)

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /csgo/wj1
mkdir /csgo/wj2

chmod 777 /opt/wj1 
chmod 777 /opt/wj2

vim /etc/exports
/opt/wj1 192.168.24.0/24(rw,sync)
/opt/wj2 192.168.24.0/24(rw,sync)

exportfs -rv

3、配置节点服务器

两台相同（192.168.24.100、192.168.24.110）

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install httpd
systemctl start httpd

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.24.188
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

sysctl -p

Web-Server1（192.168.24.100）

showmount -e 192.168.24.80
mount.nfs 192.168.24.80:/csgo/wj1 /var/www/html
echo 'this is wj1 web!' > /var/www/html/index.html

Web-Server2（192.168.24.110）

mount.nfs 192.168.24.80:/csgo/wj2/var/www/html
echo 'this is wj2 web!' > /var/www/html/index.html

4、配置keeplived（主、备DR服务器上都要设置）

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
vim keepalived.conf
......
global_defs {						#定义全局参数



###10行修改，邮件服务指向本地

smtp_server 127.0.0.1



###12行修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02

router_id LVS_01


###14行修改，vrrp_strict：严格遵守VRRP协议。下列情况将会阻止启动Keepalived：1. 没有VIP地址。2. 单播邻居。3. 在VRRP版本2中有IPv6地址。

#vrrp_strict						#加注释

}

vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数

###20行修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP

state MASTER


###21行修改，指定承载vip地址的物理接口

interface ens32

###22行，主备都要一样 virtual_router_id （66）

###23行修改，指定优先级，数值越大优先级越高，主为100，备为99

priority 100
advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
auth_type PASS				    #认证类型

###27行修改，指定验证密码，主备服务器保持一致

auth_pass 1111
}

virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
192.168.24.188
}
}

###34行修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数

virtual_server 192.168.24.188 80 {
delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)

###37行修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)

lb_kind DR
persistence_timeout 50			#连接保持时间(秒)
protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议

###41行修改，指定第一个Web节点的地址、端口

real_server 192.168.24.100 80 {
weight 1						#节点的权重


###43行删除，添加以下健康检查方式

	    TCP_CHECK {
		connect_port 80			#添加检查的目标端口
		connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
		nb_get_retry 3			#添加重试次数
		delay_before_retry 4	#添加重试间隔
	}
}

real_server 192.168.24.100 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
    weight 1
    TCP_CHECK {
		connect_port 80
		connect_timeout 3
		nb_get_retry 3
		delay_before_retry 4
	}
}
}

###删除后面多余的配置

systemctl start keepalived
ip addr show dev ens32				#查看虚拟网卡vip

5、客户机访问

访问192.168.24.188，隔一段时间进行刷新，轮询显示

将主调度服务器keepalived服务关闭，再次验证

systemctl stop keepalived

非抢占模式需要在两个配置文件里面都修改为BACKUP
；然后必须配置nopreempt。

Nginx的Keepalived配置

先写一个脚本

修改第一台nginx的配置文件：

第二台nginx的配置文件：

keepalived脑裂的产生和解决方案

当两台高可用服务器在指定的时间内，无法互相检测到对方心跳而各自启动故障转移功能，取得了资源以及服务的所有权，而此时的两台高可用服务器对都还活着并作正常运行，这样就会导致同一个服务在两端同时启动而发生冲突的严重问题，最严重的就是两台主机同时占用一个VIP的地址（类似双端导入概念），当用户写入数据的时候可能会分别写入到两端，这样可能会导致服务器两端的数据不一致或造成数据的丢失，这种情况就称为裂脑

解决方案

• 关闭主服务器的Keepalived

• 启用磁盘锁。正在服务一方锁住共享磁盘，“裂脑”发生时，让对方完全“抢不走”共享磁盘资源。但使用锁磁盘也会有一个不小的问题，如果占用共享盘的一方不主动“解锁”，另一方就永远得不到共享磁盘。现实中假如服务节点突然死机或崩溃，就不可能执行解锁命令。后备节点也就接管不了共享资源和应用服务。于是有人在HA中设计了“智能”锁。即：正在服务的一方只在发现心跳线全部断开（察觉不到对端）时才启用磁盘锁。平时就不上锁了。

脑裂产生的原因

• 主服务器和备服务器之间的通信链路断了；备服务器收不到主服务器发送过来的vrrp报文；那么备服务器会以为主服务器已经挂掉，将自己提升成主服务器去生成VIP地址；但是实际上主服务器还在运行；所以这种情况称为脑裂

脑裂的预防方案

• 在主服务器和备服务器之间多加几条通信链路
• 通过脚本去探测主和备之间的通信链路；如果链路断开就关闭主的Keepalivd，让备服务器的Keepalived去运行

如何健康检查调度器和节点服务器？

• LVS基于内核，系统在调度器就在
• TCP端口检查节点服务器和HTTP GET状态请求

面试问题

1）Keepalived通过过什么判断哪台主机为主服务器？

• Keepalived首先做初始化先检查state状态，master为主服务器，backup为备服务器。
  然后再对比所有服务器的priority，谁的优先级高谁是最终的主服务器。

2）keepalived的抢占模式与非抢占模式：

• 抢占模式即MASTER从故障中恢复后，会将VIP从BACKUP节点中抢占过来。非抢占模式即MASTER恢复后不抢占BACKUP升级为MASTER后的VIP
• 非抢占模式配置俩节点state必须为bakcup，且必须配置nopreempt。
  注意：这样配置后，我们要注意启动服务的顺序，优先启动的获取master权限，与优先级没有关系了。

3）怎么生成VIP

• 主服务器（Mster）通过IP命令生成VIP地址

4)怎么故障切换？

• 主服务器器会定时的向备服务器发送vrrp报文；当备服务器在超时时间内接收不到主服务器发送来的vrrp报文的时候，会抢占master，然后生成 VIP地址