lvs+keepalived 负载均衡

LVS是一个开源的软件，可以实现LINUX平台下的简单负载均衡。LVS是Linux Virtual Server的缩写，意思是Linux虚拟服务器。目前有三种IP负 载均衡技术（VS/NAT、VS/TUN和VS/DR）；八种调度算法（rr,wrr,lc,wlc,lblc,lblcr,dh,sh）。

LVS+keepalived能很好的实现以上的要求，LVS提 供负载均衡，keepalived提供健康检查，故障转移，提高系统的可用性！采用这样的架构以后 很容易对现有系统进行扩展，只要在后端添加或者减少realserver，只要更改lvs的 配置文件，并能实现无缝配置变更！

软件负载均衡一般通过两种方式来实现：基于操作系统的软负载实现和基于第三方应用的软负载实现。LVS就是基于Linux操作系统实现的一种软负载，HAProxy就是开源的并且基于第三应用实现的软负载。还可以使用nginx来实现，不过nginx只工作在7层网络之上。详细请参考抚琴煮酒写的“软件级负载均衡器(LVS/HAProxy/Nginx)的特点简介和对比”这篇文章，简单很详细，很好。

1.实验环境

系统版本：CentOS release 5.9 (Final) x86 32位  
ipvsadm版本：1.24 
Keepalived版本:1.1.15  
   
  
MASTER_IP:192.168.207.130    
BACKUP_IP:192.168.207.131   
   
VIP:192.168.207.140    
WEB_1:192.168.207.129 80端口    
WEB_2:192.168.207.130 80端口  

2.安装lvs软件

安装在192.168.207.130和192.168.207.131

mkdir /usr/local/src/lvs  
cd /usr/local/src/lvs  
wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.24.tar.gz  
ln -s /usr/src/kernels/2.6.18-53.el5PAE-i686/ /usr/src/linux  
tar zxvf ipvsadm-1.24.tar.gz  
cd ipvsadm-1.24  
make   
make install 

3.安装keepalived软件

安装在192.168.207.130和192.168.207.131

wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.15.tar.gz  
tar -zxvf keepalived-1.1.15.tar.gz  
cd keepalived-1.1.15  
./configure --prefix=/usr/local/keepalived  
make && make install  
  
cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/keepalived  
cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/  
cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/  
mkdir -p /etc/keepalived/  
cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf   
chmod +x /etc/init.d/keepalived  

写keepalived的配置文件

vi /etc/keepalived/keepalived.conf 

内容如下：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
         [email protected]
   }
   notification_email_from [email protected]
   smtp_server 127.0.0.1
   router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                      #从keepalived要写成BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100                      #从keepalived要写成小于100的数，就写成99就可以了，范围是0~255，但是主要比从大，这样权重才会大
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.207.140
    }
}
virtual_server 192.168.207.140 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo wrr
    lb_kind DR
#    persistence_timeout 60             #这里就不要开启持久连接了，为了更方便的查看负载均和的效果
    protocol TCP
    real_server 192.168.207.129 80 {
        weight 3
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 10
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
         }
    }
    real_server 192.168.207.130 80 {
        weight 3
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 10
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
     }
}

注：这里我想说一下lvs的session问题的处理功能，因为他不像haproxy和nginx可以工作在7层，所以lvs只提供简单的维持session功能的参数，就是persistence_timeout，哇，这个只是说你同一个source只能大概给你个session维持时间，不像haproxy的source算法和nginx的ip_hash功能，所以啊，这方面lvs做的不是太好。

keepalived.conf内容说明如下:

全局定义块

1、email通知。作用：有故障，发邮件报警。

2、Lvs负载均衡器标识（lvs_id）。在一个网络内，它应该是唯一的。

3、花括号“{}”。用来分隔定义块，因此必须成对出现。如果写漏了，keepalived运行时，不会得到预期的结果。由于定义块内存在嵌套关系，因此很容易遗漏结尾处的花括号，这点要特别注意。

VRRP定义块

1、同步vrrp组vrrp_sync_group。作用：确定失败切换（FailOver）包含的路由实例个数。即在有2个负载均衡器的场景，一旦某个负载均衡器失效，需要自动切换到另外一个负载均衡器的实例是哪些？
2、实例组group。至少包含一个vrrp实例。
3、Vrrp实例vrrp_instance。实例名出自实例组group所包含的那些名字。

(1)实例状态state。只有MASTER和BACKUP两种状态，并且需要大写这些单词。其中MASTER为工作状态，BACKUP为备用状态。当MASTER所在的服务器失效时，BACKUP所在的系统会自动把它的状态有BACKUP变换成MASTER；当失效的MASTER所在的系统恢复时，BACKUP从MASTER恢复到BACKUP状态。

(2)通信接口interface。对外提供服务的网络接口，如eth0,eth1.当前主流的服务器都有2个或2个以上的接口，在选择服务接口时，一定要核实清楚。

(3)lvs_sync_daemon_inteface。负载均衡器之间的监控接口，类似于HA HeartBeat的心跳线。但它的机制优于Heartbeat，因为它没有“裂脑”这个问题，它是以优先级这个机制来规避这个麻烦的。在DR模式中，lvs_sync_daemon_inteface 与服务接口interface 使用同一个网络接口。

(4)虚拟路由标识virtual_router_id。这个标识是一个数字，并且同一个vrrp实例使用唯一的标识。即同一个vrrp_stance，MASTER和BACKUP的virtual_router_id是一致的，同时在整个vrrp内是唯一的。

(5)优先级priority。这是一个数字，数值愈大，优先级越高。在同一个vrrp_instance里，MASTER 的优先级高于BACKUP。若MASTER的priority值为150，那么BACKUP的priority只能是140或更小的数值。

(6)同步通知间隔advert_int。MASTER与BACKUP负载均衡器之间同步检查的时间间隔，单位为秒。

(7)验证authentication。包含验证类型和验证密码。类型主要有PASS、AH两种，通常使用的类型为PASS，据说AH使用时有问题。验证密码为明文，同一vrrp实例MASTER与BACKUP 使用相同的密码才能正常通信。

4、 虚拟ip地址virtual_ipaddress。可以有多个地址，每个地址占一行，不需要指定子网掩码。注意：这个ip必须与我们在lvs客户端设定的vip相一致！

虚拟服务器virtual_server定义块

虚拟服务器定义是keepalived框架最重要的项目了，是keepalived.conf必不可少的部分。

1、虚拟服务器virtual_server。这个ip来自于vrrp定义块的第“4”步，后面一个空格，然后加上端口号。定义一个vip，可以实现多个tcp端口的负载均衡功能。

(1)delay_loop。健康检查时间间隔，单位是秒。

(2)lb_algo。负载均衡调度算法，互联网应用常使用wlc或rr。

(3)lb_kind。负载均衡转发规则。一般包括DR、NAT、TUN3种，在我的方案中，都使用DR的方式。

(4)persistence_timeout。会话保持时间，单位是秒。这个选项对动态网站很有用处：当用户从远程用帐号进行登陆网站时，有了这个会话保持功能，就能把用户的请求转发给同一个应用服务器。在这里，我们来做一个假设，假定现在有一个lvs 环境，使用DR转发模式，真实服务器有3个，负载均衡器不启用会话保持功能。当用户第一次访问的时候，他的访问请求被负载均衡器转给某个真实服务器，这样他看到一个登陆页面，第一次访问完毕；接着他在登陆框填写用户名和密码，然后提交；这时候，问题就可能出现了---登陆不能成功。因为没有会话保持，负载均衡器可能会把第2次的请求转发到其他的服务器。

(5)转发协议protocol。一般有tcp和udp两种。实话说，我还没尝试过udp协议类的转发。

2、真实服务器real_server，也即服务器池。Real_server的值包括ip地址和端口号，多个连续的真实ip。

(1)权重weight，权重值是一个数字，数值越大，权重越高。使用不同的权重值的目的在于为不同性能的机器分配不同的负载，性能较好的机器，负载分担大些；反之，性能差的机器，则分担较少的负载，这样就可以合理的利用不同性能的机器资源。

(2)Tcp检查tcp_check。

4.在2台web机上设置VIP

在192.168.207.129和192.168.207.130上做

vi /root/VIP.sh

内容如下：

#!/bin/bash  
SNS_VIP=192.168.207.140  
. /etc/rc.d/init.d/functions  
case "$1" in  
start)  
       ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP  
       /sbin/route add -host $SNS_VIP dev lo:0  
       echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
       echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
       echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
       echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
       sysctl -p >/dev/null 2>&1  
       echo "RealServer Start OK"   
       ;;  
stop)  
       ifconfig lo:0 down  
       route del $SNS_VIP >/dev/null 2>&1  
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
       echo "RealServer Stoped"  
       ;;  
*)  
       echo "Usage: $0 {start|stop}"  
       exit 1  
esac  
exit 0 

为什么要做这一步，我思考了一下，因为在这里lvs只做分发数据包使用，不像haproxy工作在七层，所以lvs必须知道要把数据包分发到哪些后台机器上，做了这步后，通过数据链路层的组播功能，直接把包按照lvs的算法分发到后台服务器上。

在两天机器上风别运行这个脚本

bash VIP.sh start

查看VIP

ifconfig

可以看到多了一条记录，这就是VIP

lo:0      Link encap:Local Loopback  
          inet addr:192.168.207.140  Mask:255.255.255.255
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1

5.启动keepalived

在192.168.207.130和192.168.207.131操作

/etc/init.d/keepalived start

在主keepalived上运行

ip addr

会看到

 eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:ed:4c:08 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.207.130/24 brd 192.168.207.255 scope global eth0
    inet 192.168.207.140/32 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:feed:4c08/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

这个是keepalived自动在eth0添加了个VIP，这个是根据配置文件

virtual_ipaddress {
        192.168.207.140
    }

来定义的，不过呢只有主keepalived的服务器上才会这么做，从keepalived服务器不会设置VIP的，除非从服务器转成了主服务器。

在浏览器查看http://192.168.207.140来查看lvs的调度后台的web服务器的数据

在主keepalived服务器上运行

watch ipvsadm -ln

来查看lvs的调度情况

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.207.140:80 wrr
  -> 192.168.207.130:80           Local   3      0          7
  -> 192.168.207.129:80           Route   3      0          8

6.模拟主服务器down掉

只要把主keepalived关掉就好了

可以看到从keepalived的/var/log/messages日志

Apr 18 16:00:29 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Apr 18 16:00:30 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Apr 18 16:00:30 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
Apr 18 16:00:30 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.207.140
Apr 18 16:00:30 localhost Keepalived_vrrp: Netlink reflector reports IP 192.168.207.140 added
Apr 18 16:00:30 localhost Keepalived_healthcheckers: Netlink reflector reports IP 192.168.207.140 added
Apr 18 16:00:30 localhost avahi-daemon[4204]: Registering new address record for 192.168.207.140 on eth0.

立即变成了keepalived，访问url还是依旧正常

在把原主keepalived服务打开，可以在原从keepalived看到日志

Apr 18 16:03:17 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Apr 18 16:03:17 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Apr 18 16:03:17 localhost Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) removing protocol VIPs.
Apr 18 16:03:17 localhost Keepalived_vrrp: Netlink reflector reports IP 192.168.207.140 removed
Apr 18 16:03:17 localhost Keepalived_healthcheckers: Netlink reflector reports IP 192.168.207.140 removed
Apr 18 16:03:17 localhost avahi-daemon[4204]: Withdrawing address record for 192.168.207.140 on eth0.

ok，到此配置成功了，亲自测试，祝君成功