LVS+Keepalived
前言
在这个高度信息化的 IT 时代，企业的生产系统、业务运营、销售和支持，以及日常管理等环节越来越依赖于计算机信息和服务，对高可用(HA)技术的应用需求不断提高，以便提供持续的、不间断的计算机系统或网络服务。
一、Keepalived的概念
1. Keepalived 概述
Keeplived是一款专为LVS和HA设计的健康检查工具。主要支持故障自动切换(Failover)和支持节点健康状态检查(Health Checking)。官方网站: http://www.keepalived.org/。
2. Keepalived 作用
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 实现原理剖析
3.1 Keepalived 工作原理
Keepalived是一个基于VRRP热备份协议来实现服务高可用方案，可用解决静态路由出现的单点故障问题。
在一个LVS服条集群中通常有主服条器（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（VIP），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。
3.2 VRRP协议（虚拟路由冗余协议）
VRRP是一种容错协议，它通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，并通过一定的机制来保证当主机的下一跳设备出现故障时，可以及时将业务切换到其它设备，从而保持通讯的连续性和可靠性。
VRRP将局域网内的一组路由器划分在一起，称为一个备份组。备份组由一个Master路由器和多个Backup路由器组成，功能上相当于一台虚拟路由器。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知道具体某台设备的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。
VRRP将该虚拟路由器动态关联到承担传输业务的物理路由器上，当该物理路由器出现故障时，再次选择新路由器来接替业务传输工作，整个过程对用户完全透明，实现了内部网络和外部网络不间断通信。
4. Keepalived 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、check和vrrp。
- 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。
- 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）
- 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）
4.1 健康检查方式（学名：探针）
发送心跳信息。例如ping/pong命令等等。
TCP端口检查。例如向一台主机的IP:PROT发送TCP三次握手连接。
HTTP URL检查。例如向一台主机的http://IP+PROT/...URL路径发送HTTP GET{}请求方法，主机响应返回2xx或者3xx为正常，若响应返回4xx或者5xx则认为健康检查异常。
5. 脑裂的形成和解决
5.1 什么是脑裂
脑裂（split-brain）：指在一个高可用（HA）系统中，当联系着的两个节点断开联系时，本来为一个整体的系统，分裂为两个独立节点，这时两个节点开始争抢共享资源，结果会导致系统混乱，数据损坏。
对于无状态服务的HA，无所谓脑裂不脑裂；但对有状态服务（比如MySQL）的HA，必须要严格防止脑裂。
5.2 脑裂的形成
Master一直发送心跳消息给backup主机，如果中间的链路突然断掉，backup主机将无法收到master主机发送过来的心跳消息（也就是vrrp报文），backup这时候会立即抢占master的工作，但其实这时候的master是正常工作的，此时就会出现脑裂的现象。
5.3 预防脑裂的发生
- 使用shell脚本对这两个主机之间的连通性进行监测，如果发现有问题，就会立即关闭keepalived服务来防止脑裂的产生。
- 增加一条链路作为备用链路，即使主链路挂掉了，备用链路也会顶上来，master主机可以继续给backup主机发送心跳消息。
- 使用监控软件的方法，这边主要是采用的zabbix来监控的，主要就是创建监控项，创建触发器来测试关闭keepalived服务。
二、LVS+Keepalived 高可用集群部署
1. 环境部署
2. LVS 部署
2.1主备服务器系统配置
主备服务器共同操作
安装所需应用
加载系统内核 ip_vs 模块
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm keepalived
###加载ip_vs模块
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
###查看ip_vs版本信息
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
2.2主服务器keepalived配置文件
[root@localhost ~]#cd /etc/keepalived/ #配置文件存放目录
[root@localhost keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak #备份一份配置文件
[root@localhost keepalived]# vim keepalived.conf
......
global_defs { ###定义全局参数
smtp_server 127.0.0.1 ###--10行--修改，邮件服务指向本地
smtp_connect_timeout 30 ###连接超时时间
router_id LVS_01 ###--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
#vrrp_skip_check_adv_addr ###这四行注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
#vrrp_strict
#vrrp_garp_interval 0
#vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_instance VI_1 { ###定义VRRP热备实例参数
state MASTER ###--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
interface ens33 ###--21行--修改，指定承载vip地址的物理接口
virtual_router_id 10 ###--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
#nopreempt ###如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置 nopreempt
priority 100 ###--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90
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
auth_pass abc123 ###--27行--修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
}
virtual_ipaddress { ###指定群集vip地址
192.168.60.200
}
}
virtual_server 192.168.60.200 80 { ###--36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
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)
lb_kind DR ###--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
persistence_timeout 0 ###连接保持时间(秒)
protocol TCP ###应用服务采用的是 TCP协议
real_server 192.168.60.4480 { ###--43行--修改，指定第一个真实的物理节点的地址、端口
weight 1 #节点的权重
TCP_CHECK { ###--45行--使用 TCP_CHECK 健康检查方式
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 3 #添加重试间隔
}
}
real_server 192.168.145.60 80 { #添加第二个真实的物理节点的地址、端口
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
##删除后面多余的配置##
}
2.3备服务器keepalived配置文件
[root@localhost ~]#cd /etc/keepalived/ #配置文件存放目录
[root@localhost keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak #备份一份配置文件
[root@localhost keepalived]# vim keepalived.conf
......
global_defs { ###定义全局参数
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_02 ###--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
#vrrp_skip_check_adv_addr ###这四行注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
#vrrp_strict
#vrrp_garp_interval 0
#vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP ###--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 10 ###--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
#nopreempt
priority 90 ###--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90
advert_int 1
authentication { ###定义认证信息,每个热备组保持一致
auth_type PASS ###认证类型
auth_pass abc123 ###--27行--修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
}
virtual_ipaddress {
192.168.60.200
}
}
virtual_server 192.168.60.200 80 {
delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind DR
persistence_timeout 0
protocol TCP
real_server 192.168.60.4480 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.145.60 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
##删除后面多余的配置##
}
主配置
备配置
（非抢占模式）
2.4启动 ipvsadm 服务
[root@www keepalived]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@www keepalived]# systemctl start ipvsadm
[root@www keepalived]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.60.200:80 rr
-> 192.168.60.44:80 Route 1 0 0
-> 192.168.60.111:80 Route 1 0 0
[root@www keepalived]# ^C
2.3调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应
[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
###刷新
[root@localhost ~]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens32.send_redirects = 0
2.4 配置节点服务器
（1）关闭防火墙，安装httpd服务
[root@localhost ~]#[root@localhost ~]#systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]#setenforce 0
[root@localhost ~]# yum -y install httpd
[root@localhost ~]# systemctl start httpd
（2）设置访问网页
###--192.168.145.45---
[root@localhost ~]# echo 'this is accp web!' > /var/www/html/index.html
###--192.168.145.60---
[root@localhost ~]# echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html
（3）网卡配置以及配置虚拟VIP地址
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.145.20
###注意：子网掩码必须全为 1
NETMASK=255.255.255.255
[root@localhost ~]#service network restart
###启动环回网卡
[root@localhost ~]#ifup lo:0
###启动环回网卡
[root@localhost ~]#ifconfig lo:0
lo:0: flags=73 mtu 65536
inet 192.168.145.20 netmask 255.255.255.255
loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
[root@localhost ~]#route add -host 192.168.145.20 dev lo:0 ##添加路由地址
###调整内核的 ARP 响应参数以阻止更新 VIP 的 MAC 地址，避免发生冲突
[root@localhost ~]#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
###刷新
[root@localhost ~]#sysctl -p
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
主备连通性检测脚本
###主调度器
###判断主从调度器之间链路是否断连
ping -c 3 -i 0.5 -w 2 192.168.60.16 &> /dev/null
###在主备连接不通时再次ssh连接节点服务器进行ping备服务器操作，判断
是否为主备之间的链路出现问题，如果节点服务器可以ping通则说明是主备
之间的链路出现问题则关闭主服务器的keepalived服务，来解决脑裂现象
if [ $? -ne 0 ];then
ssh 192.168.60.111 ping -c 3 -i 0.5 -w 2 -I 192.168.60.111 192.168.60.16 &> /dev/null
if [ $? -eq 0 ];then
systemctl stop keepalived
fi
fi