Keepalived双机热备
- 学会构建双机热备系统
- 学会构建LVS+HA高可用群集
1.1 Keepalived概述及安装
Keepalived的官方网站位于http://www.keepalived.org/，本章将以yum方式讲解Keepalived的安装、配置和使用过程。在非LVS群集环境中使用时，Keepalived也可以作为热备软件使用
1. Keepalived的热备方式
Keepalived采用VRRP（虚拟路由冗余协议）热备份协议，以软件的方式实现Linux服务器的多级热备功能。VRRP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，则其他路由器会自动接替（优先级决定接替顺序）虚拟IP地址，以继续提供服务如图
Keepalived的VRRP热备机制
热备组内的每台路由器都可能成为主路由器，虚拟路由器的IP地址（VIP）可以在热备组内的路由器之间进行转移，所以也称为漂移IP地址。使用Keepalived时，漂移地址的实现不需要手动建立虚接口配置文件（如ens33:0），而是有Keepalived根据配置文件自动管理
2. Keepalived的安装与服务控制
（1）安装Keepalived（主从服务器都要安装）
在CentOS7系统中，使用yum方式安装keepalived.x86_64 0:1.2.13-8.el7，会自动安装keepalived所需的软件包，除此之外，在LVS群集环境中应用时也需要用到keepalived管理工具
[root@node1 ~]# yum -y install keepalived ipvsadm //主服务器
[root@node2 ~]# yum -y install keepalived ipvsadm //从服务器（2）控制keepalived服务
yum安装keepalived后，执行以下命令将keepalived服务设置为开机启动
[root@node1 ~]# systemctl enable keepalived.service //主服务器
[root@node2 ~]# systemctl enable keepalived.service //从服务器1.2. 使用Keepalived实现双机热备
基于VRRP的热备方式，Keepalived可以用作服务器的故障切换，每个热备组可以有多台服务器——当然，最常用的就是双机热备热备了。在这种双机热备的方案中，故障切换主要针对虚拟IP地址的漂移来实现，因此能够适用于各种服务器（不管是Web、FTP、Mail、还是SSH、DNS....）。
本小节通过一个简单的安装来说明Keepalived双机热备的配置方法。其中，主、备服务器的IP地址分别为192.168.161.10和192.168.161.11，基于漂移地址192.168.161.250提供Web服务，如图
Keepalived双机热备示意图
主、备设备都需要安装Keepalived；使用yum方式安装httpd提供Web服务，下面讲解与Keepalived相关的配置及测试过程
1. 主服务器的配置
Keepalived服务的配置目录位于/etc/keepalived/。其中，keepalived.conf是主配置文件；另外包括一个子目录samples/。提供了许多配置样例作为参考。在keepalived的配置文件中，使用“global_defs{...}”区段指定全局参数，使用“vrrp_instance实例名称{...}”区段指定VRRP热备参数，注释文字以“！”符号开头
[root@node1 ~]# cd /etc/keepalived/
[root@node1 keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
[root@node1 keepalived]# vim keepalived.conf
global_defs {
router_id HA_TEST_R1 //本路由器（服务器）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
interface ens33 //承载VIP地址的物理接口
virtual_router_id 51 //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）
authentication { //认证信息，每个热备组保持一致
auth_type PASS //认证类型
auth_pass 123.123 //密码字串
}
virtual_ipaddress {
192.168.161.250 //指定漂移地址（VIP），可以有多个
}
}确认上述配置无误后，然后启动Keepalived服务。实际状态为MASTER的主服务器将为ens33接口自动添加IP地址，通过ip命令可以查看（注意：ifconfig命令看不到）
[root@node1 keepalived]# systemctl start keepalived.service
[root@node1 keepalived]# ip addr show dev ens33
2: ens33: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:a3:c9:c3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.161.10/24 brd 192.168.161.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.161.250/32 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::5e23:bd31:9cd8:b008/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@node1 keepalived]# 2. 备用服务器的配置
在同一个Keepalived热备组内，所有服务器的Keepalived配置文件基本相同，包括虚拟路由器的ID号、认证信息、漂移地址、心跳频率等。不同之处主要在于路由器名称、热备状态、优先级。
- 路由器名称（router-id）：建议为每个参与热备的服务器指定不同的名称
- 热备状态（state）：至少应有一台主服务器，将状态设为MASTER；可以有多台备用服务器，将状态设置为BACKUP
- 优先级（priorty）：数值越大则取得VIP控制权的优先级越高，因此主服务器的优先级设置应设为最高；其他备用服务器的优先级可依次递减，但不要相同，以免在争夺VIP控制权时发生冲突
配置备用服务器（可以用多台）时，可以参考主服务器的配置文件内容，只要修改路由器、热备状态、优先级就可以了
[root@node2 ~]# cd /etc/keepalived/
[root@node2 keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
[root@node2 keepalived]# vim keepalived.conf
global_defs {
router_id HA_TEST_R2
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 99
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123.123
}
virtual_ipaddress {
192.168.161.250
}
}确认配置无误后，一样需要启动Keepalived服务，此时主服务器仍然在线，VIP地址实际上仍然由主服务器控制，其他服务器处于备用状态，因此在备用服务器中将不会为ens33接口添加VIP地址
[root@node2 keepalived]# systemctl start keepalived.service
[root@node2 keepalived]# ip addr show dev ens33
2: ens33: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:f2:ca:28 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.161.11/24 brd 192.168.161.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::3965:8c44:d947:febb/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@node2 keepalived]# 3. 测试双机热备功能
Keepalived的日志信息保存在/var/log/messages文件中，在测试主、备故障自动切换功能时，可以跟踪此日志文件观察热备状态的变化，以针对连通性和Web服务的测试为例，主要操作如下所述
1）连通性测试
在客户机中执行“ping -t 192.168.161.250”命令，能够正常，持续ping通，根据以下操作继续观察测试结果
（1）停止启用主服务器的 Keepalived 服务，发现 ping 测试只中断了 1 或 2 个包即恢复正常，说明已有其他服务器接替 VIP 地址，并及时响应客户机请求
（2）重新启用主服务器的 Keepalived 服务，发现 ping 测试再次中断 1 或 2 个包即恢复正常，说明主服务器已恢复正常，并夺回 VIP 地址的控制权
2）Web访问测试
在客户机中访问 http://192.168.161.250/，将看到由主服务器 192.168.161.10 提供的网页文档
（1）停止启用主服务器的 Keepalived 服务，再次访问上述 Web 服务，将看到由备用服务器 192.168.161.11 提供的网页文档，说明 VIP 地址已切换至备用服务器
（2）重新启用主服务器的 Keepalived 服务，再次访问上述 Web 服务，将看到重新由主服务器 192.168.161.10 提供的网页文档，说明主服务器已重新夺取 VIP 地址
3）查看日志记录
在执行主、备服务器故障切换的过程中，分别观察各自的/var/log/messages 日志文件，可以看到 MASTER、SLAVE 状态的迁移记录
（1）主服务器中，Keepalived 服务状态先变为“stop”，移除 VIP 地址，恢复后重新变为 MASTER
（2）备用服务器中，状态先切换为 MASTER，待主服务器恢复后再交回控制权
通过上述测试过程，可以发现双机热备已经正常。客户机只要通过 VIP 地址就可以访问服务器所提供的 Web 等应用。其中，任何一台服务器失效，另一台服务器将会立即接替服务，从而实现高可用性。实际应用时，注意主、备服务器所提供的 Web 服务内容要保持一致
1.3 LVS+Keepalived高可用群集
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，主要优势体现在：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
在基于 LVS+Keepalived 实现的 LVS 群集结构中，至少包括两台热备的负载调度器，三台以上的节点服务器。本节将以 DR 模式的 LVS 群集为基础，增加一台从负载调度器，使用Keepalived 来实现主、从调度器的热备，从而构建兼有负载均衡、高可用两种能力的 LVS网站群集平台，如图
使用 Keepalived 构建 LVS 群集时，也需要用到 ipvsadm 管理工具。但大部分工作会由Keepalived 自动完成，不需要手动执行 ipvsadm（除了查看和监控群集以外） 下面主要讲解 Keepalived 的服务器池设置，NFS 共享服务的配置、Keepalived 的热备配置
1. 配置主/从调度器
（1）全局配置、热备配置
首先为主、从调度器实现热备功能，漂移地址使用LVS群集的VIP地址
##主服务器的配置
[root@node1 ~]# cd /etc/keepalived/
[root@node1 keepalived]# vim keepalived.conf
global_defs {
router_id HA_TEST_R1
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123.123
}
virtual_ipaddress {
192.168.161.250
}
}
##备用服务器的配置
[root@node2 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
router_id HA_TEST_R2
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 99
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123.123
}
virtual_ipaddress {
192.168.161.250
}
}
（2）Web服务器池配置（主/备都需要配置）
在 Keepalieved 的热备配置基础上添加“virtual_server VIP 端口 { ... }”区段来配置虚拟服务器，主要包括对负载调度算法、群集工作模式、健康检查间隔、真实服务器地址等参数的设置
virtual_server 192.168.161.250 80 { //虚拟服务器地址（VIP）、端口
delay_loop 15 //健康检查的间隔时间（秒）
lb_algo rr //轮询（rr）调度算法
lb_kind DR //直接路由（DR）群集工作模式
persistence_timeout 50 //连接保持时间（秒），启动请去掉！号
protocol TCP //采用TCP协议
real_server 192.168.161.12 443 { //第一个Web节点的地址、端口
weight 1 //节点权重
TCP_CHECK { //健康检查方式
connect_port 80 //检查的目标端口
connect_timeout 3 //连接超时（秒）
nb_get_retry 3 //重试次数
delay_before_retry 4 //重试间隔（秒）
}
}
real_server 192.168.161.13 443 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 4
}
}
}（3）重新启动Keepalived服务
[root@node1 ~]# systemctl restart keepalived.service
[root@node2 ~]# systemctl restart keepalived.service（4）主/从机器的参数配置
##主服务器
[root@node1 ~]# 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
[root@node1 ~]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
[root@node1 ~]#
##备服务器
[root@node2 ~]# 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
[root@node2 ~]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
[root@node2 ~]# （5）Web节点服务器配置
##节点1
[root@node3 ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@node3 ~]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@node3 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@node3 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@node3 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.161.250
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
[root@node3 network-scripts]# ifup ifcfg-lo:0
[root@node3 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73 mtu 65536
inet 192.168.161.250 netmask 255.255.255.255
loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
##节点2
[root@node4 ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@node4 ~]# sysctl -p
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@node4 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@node4 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@node4 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.161.250
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
[root@node4 network-scripts]# ifup ifcfg-lo:0
[root@node4 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73 mtu 65536
inet 192.168.161.250 netmask 255.255.255.255
loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
（6）配置NFS服务器
[root@node5 ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind
[root@node5 ~]# vim /etc/exports
/opt/wwwroot 192.168.161.0/24(rw,sync,no_root_squash)
[root@node5 ~]# systemctl restart rpcbind
[root@node5 ~]# systemctl restart nfs
[root@node5 ~]# systemctl enable rpcbind
[root@node5 ~]# systemctl enable nfs
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service to /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.
[root@node5 ~]# netstat -anpt | grep rpcbind
tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN 8039/rpcbind
tcp6 0 0 :::111 :::* LISTEN 8039/rpcbind
[root@node5 ~]#
（7）Web节点服务器配置httpd挂载测试页面
##节点1
[root@node3 ~]# yum -y install httpd
[root@node3 ~]# showmount -e 192.168.161.14
Export list for 192.168.161.14:
/opt/wwwroot 192.168.161.0/24
[root@node3 ~]# mount 192.168.161.14:/opt/wwwroot /var/www/html/
[root@node3 ~]# vim /etc/fstab
192.168.161.14:/opt/wwwroot /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
[root@node3 ~]# vim /var/www/html/index.html
Hello
##节点2
[root@node4 ~]# yum -y install httpd
[root@node4 ~]# showmount -e 192.168.161.14
Export list for 192.168.161.14:
/opt/wwwroot 192.168.161.0/24
[root@node4 ~]# mount 192.168.161.14:/opt/wwwroot /var/www/html/
[root@node4 ~]# vim /etc/fstab
192.168.161.14:/opt/wwwroot /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
（8）测试LVS+Keepalived高可用群集
在客户机的浏览器中，能够通过LVS+Keepalived群集的VIP地址（192.168.161.250）正常访问Web页面内容。当主、从调度器任何一个失效时，Web站点仍然可以访问（可能需要刷新或重新打开浏览器）；只要服务器池由两台以上的真实服务器可用，就可以实现访问量的负载均衡
通过主、从调度器的/var/log/messages日志文件，可以跟踪故障切换过程；若要查看负载均衡分配情况，可以执行“ipvsadm -ln”“ipvsadm -lnc”等操作命令，最终可以验证LVS+Keepalived高可用负载均衡群集健壮性
