LVS与keepalived群集

Keepalived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)；Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以解决静态路由出现的单点故障问题。Keepalived的设计目标是构建高可用的LVS负载均衡群集，可以调用ipvsadm工具来创建虚拟服务器、管理服务器池，而不仅仅用作双机热备使用Keepalived构建LVS群集更加简便易用。
• 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目业务重新切换回 master 节点。
• 官方网站: http://www.keepalived.org/

优势：

• 对LVS负载调度器实现热备切换，提高可用性
• 对服务器池中的节点进行健康检查，自动移除失效节点，恢复后再重新加入

Keepalived实现原理剖析

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（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。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.

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

脑裂故障

• 现象:主服务器和备服务器同时拥有VIP
• 原因:因为主服务器和备服务器之间的通信链路中断，导致备服务器无法收到主服务器发送的VRRP通告消息，备服务器误认为主服务器故障了并通过命令生成VIP
• 解决:关闭主服务器或备服务器其中一个的keepalived服务

防护：

•  主服务器和备服务器之间添加双链路通信
• 在主服务器上添加脚本进行判断与备服务器通信链路是否中断，如果确实是链路中断则自行关闭keepalived服务
• 利用第三方应用或监控系统检测是否发送脑裂故障，如果发送脑裂故障则通过第三方应用或监控系统来关闭主服务器或备服务器上的keepalived服务

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、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）

一个合格的集群应该具备的特性：

• 负载均衡： LVS Nginx HAProxy  F5
• 健康检查（探针)  ：for调度器/节点服务器  keepalived   Heartbeat
• 故障转移：通过VIP漂移实现主备切换

健康检查（探针) 的方式:

• 发送心跳消息：ping/pong
• TCP端口检查：向目标主机的 IP:PORT 发起TCP连接请求，如果TCP连接三次握手成功则认为健康检查探测成功，否则认为健康检查探测失败
• HTTP URL检查：向目标主机的 http://IP:PORT/URL路径 发送 HTTP CET 请求方法，如果响应消息是2xx 3xx状态码则认为健康检查探测成功；如果响应消息是4xx 5xx状态码则认为健康检查探测失败

LVS+Keepalived 高可用群集的部署

主DR 服务器： 172.16.26.50
备DR 服务器： 172.16.26.60
Web 服务器1：172.16.26.30
Web 服务器2：172.16.26.40
vip：172.16.26.200

配置负载调度器（主、备相同）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

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

（1）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--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_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 ens33
--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致	
    virtual_router_id 10
	#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
--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
    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 abc123
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.80.188
    }
} 
--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
virtual_server 192.168.80.188 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)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0			#连接保持时间(秒)
    protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议
--43行--修改，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.80.12 80 {
        weight 1					#节点的权重
--45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 3	#添加重试间隔
		}
	}

	real_server 192.168.80.13 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 3
		}
	}
##删除后面多余的配置##
}


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

启动 ipvsadm 服务

--172.16.26.50---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln
#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived

--172.16.26.60---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln

调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应

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

sysctl -p

配置节点服务器

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install nginx
systemctl start nginx

--172.16.26.30---
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

--172.16.26.40---
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.80.188
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.80.188 dev 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

测试验证

在客户端访问 http://172.16.26.200/ 
再在主服务器关闭 keepalived 服务后再测试， systemctl stop keepalived

Keepalived通过什么判断哪台主机为主服务器,通过什么方式配置浮动IP？
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。
优先级高的服务器会通过ip命令为自己的电脑配置一个提前定义好的浮动IP地址。

keepalived的抢占与非抢占模式：
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
非抢占式俩节点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。