程序员经验分享-hwhale

LVS + DR + Keepalived 高可用群集构建

2023-11-14

一、Keepalived 概述

1. 为什么需要 keepalived

  企业应用中，单台服务器承担应用存在单点故障的危险，单点故障一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害和损失。

2. keepalived 是什么

在这里插入图片描述

  keepalived 软件起初是专为 LVS 负载均衡软件设计的，用来管理并监控 LVS 集群中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的 VRRP 功能。因此，keepalived 除了能够管理 LVS 集群外，还可以为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）实现高可用。
  keepalived 软件主要是通过 VRRP 协议实现高可用功能的。VRRP 是 Virtual Router Redundancy Protocol（虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP 出现的目的就是为了解决静态路由单点故障的问题，它能够保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行。
  所以，keepalived 一方面具有配置管理 LVS 的功能，同时还具有对 LVS 下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用。

官网：http://www.keepalived.org

3. keepalived 服务重要功能

  • 管理 LVS 负载均衡软件
  • 支持故障自动切换（Failover）
  • 实现 LVS 集群中节点的健康检查（Health Checking）
  • 实现 LVS 负载调度器、节点服务器的高可用性（HA）

  一般企业集群需要满足的三个特点：负载均衡、健康检查、故障切换，使用 LVS + Keepalived 完全可以满足需求。

4. keepalived 高可用故障切换转移原理

  keepalived 高可用服务对集群之间的故障切换转移，是通过 VRRP（虚拟路由器冗余协议）来实现的。
  在 keepalived 服务正常工作时，主（Master）节点会不断地向备（Backup）节点发送（多播的方式）心跳消息，用以告诉备节点自己还活看，当主节点发生故障时，就无法发送心跳消息，备节点也就因此无法继续检测到来自主节点的心跳了，于是调用自身的接管程序，接管主节点的 IP 资源及服务。而当主节点恢复时，备节点又会释放主节点故障时自身接管的 IP 资源及服务，恢复到原来的备用角色。
在这里插入图片描述

5. keepalived 体系主要模块及其作用

keepalived 的主要模块 作用
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
check 模块 负责健康检查，常见的方式有端口检查及 UR L检查

6. 使用 keepalived 实现双机热备

  • 基于 VRRP 协议的热备方式，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，最常用的还是双机热备。
  • 在双击热备方案中，故障切换主要针对虚拟 IP 地址的漂移来实现，因此可以适用于各种应用服务器（Web、FTP、Mail、SSH、DNS…）
  • 其中主、备服务器都需安装 keepalived

在这里插入图片描述

二、LVS + DR + Keepalived 高可用集群构建

1. 集群概述

  • keepalived 的设计目标是构建高可用的 LVS 负载均衡集群，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 集群更加简便易用，主要优势在于：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
  • 案列将以 DR 模式的 LVS 集群为基础，增加一台从负载调度器，使用 keepalived 实现主、从调度器的热备，搭建兼有负载均衡、高可用性两种能力的 LVS 集群架构
  • 使用 keepalived 构建 LVS 集群时，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 （除了查看和监控集群以外）

2. 架构图示例

在这里插入图片描述

3. 案例配置

服务器 IP
主 DR 服务器 192.168.10.20
从 DR 服务器 192.168.10.60
VIP 192.168.10.25
Web 服务器 1 192.168.10.30
Web 服务器 2 192.168.10.40
NFS 服务器 192.168.10.50
Win10 客户端 192.168.10.85

4. 正式部署

(1) 从负载调度器配置

systemctl stop firewalld.service && systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm
cd /etc/sysconfig/network-scripts/ && cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
echo > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0

cat > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0 <<EOF
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.25
NETMASK=255.255.255.255
EOF

ifup ens33:0	#lvs_01 已经有 VIP 了，直接用 ifup 会执行失败
systemctl restart network
ifup ens33:0	#再次执行
ip a			#确认一下 ens33:0 是否生效

cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
EOF

sysctl -p
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm && systemctl enable ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.25:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.25:80 -r 192.168.10.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.10.25:80 -r 192.168.10.40:80 -g
ipvsadm
ipvsadm -ln

(2) 主-从负载调度器安装配置 keepalived

keepalived 的配置大致一样，只是名称和优先级有所差别，注意注释说明，逐个修改

yum -y install keepalived
#安装软件包

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
#备份


vim keepalived.conf
#配置文件只需要从 global_defs 开始的内容，上面无用的配置也清掉
global_defs {						#定义全局参数
    #第10行，邮件服务指向本地
	smtp_server 127.0.0.1
    #第12行，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
}

vrrp_instance VI_1 {				#定义 VRRP 热备实例参数
#20行，指定热备状态，主为 MASTER，备为 BACKUP
    state MASTER
    #21行，指定承载 vip 地址的物理接口
    interface ens33
    #第22行，指定虚拟路由器的 ID 号，每个热备组保持一致	
    virtual_router_id 10
    #第23行，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
        #第27行，指定验证密码，主备服务器保持一致
        auth_pass 123123
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.10.25
    }
}
#第34行，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 192.168.10.25 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)
    #第37行，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
    #第41行，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.10.30 80 {
        weight 1					#节点的权重
        #第43行，添加以下健康检查方式，删掉不需要的配置		
        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 192.168.10.40 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
		}
	}
}
#可删除后面多余的网段



systemctl start keepalived && systemctl enable keepalived
#两个负载调度器开启 keepalived 服务

ip addr show dev ens33
#查看虚拟网卡 vip

主 DR 网卡信息
在这里插入图片描述
从 DR 网卡信息
在这里插入图片描述
我们可以看到，主负载调度节点是有 VIP 的，从节点没有，说明 VIP 目前固定在 LVS_01。

(3) Windows 10 测试访问

  • 在客户机的浏览器中，能够通过 LVS + Keepalived 群集的 VIP 地址正常访问 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（可能需要刷新或者重新打开浏览器）
  • 只要有两台及以上的真实服务器可用，就可以实现访问量的负载均衡

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

(4) 关掉 lvs_01 keepalived 服务测试访问

在主负载调度器上

yum -y stop keepalived

首先 VIP 会漂移到 lvs_02
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
浏览器访问测试，负载均衡仍然生效，高可用负载均衡集群搭建成功
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
重启 lvs_01 keepalived 服务，VIP 漂移回 lvs_01
在这里插入图片描述

5. 附

上面 主/从 配置注释太多，这里放个配置纯净版的，没有注释
根据自己的 IP 、网卡名、想要设置的密码......进行修改

(1) lvs_01

我们实验是接着 LVS-DR 做的，前面配置过了 lvs_01 ，这里只需要配置 keepalived

yum -y install keepalived
cd /etc/keepalived/ && cp -a keepalived.conf keepalived.conf.bak
echo > /etc/keepalived/keepalived.conf

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf<<EOF
global_defs {
   router_id lvs_01
}

vrrp_instance vi_1 {
   state MASTER
   interface ens33
   virtual_router_id 51
   priority 110
   advert_int 1
   authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 6666
   }
   virtual_ipaddress {
      192.168.10.25
   }
}

virtual_server 192.168.10.25 80 {
   lb_algo rr
   lb_kind DR		
   persistence_timeout 6
   protocol TCP	
 
   real_server 192.168.10.30 80 {
      weight 1			
      TCP_CHECK {
         connect_port 80
         connect_timeout 3	
         nb_get_retry 3
         delay_before_retry 3
      }
   }
   real_server 192.168.10.40 80 {
      weight 1
      TCP_CHECK {
         connect_port 80
         connect_timeout 3
         nb_get_retry 3
         delay_before_retry 3
      }
   }
}
EOF

systemctl start keepalived && systemctl enable keepalived
ip a show dev ens33

(2) lvs_02

lvs_02 是新加入的节点，lvs_01 的所有操作都要做一遍，只有在配置 keepalived 的时候有一些差别

systemctl stop firewalld.service && systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm
cd /etc/sysconfig/network-scripts/ && cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
echo > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0

cat > /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0 <<EOF
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.25
NETMASK=255.255.255.255
EOF

ifup ens33:0
systemctl restart network
ifup ens33:0
ip a show dev ens33

cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
EOF

sysctl -p
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm && systemctl enable ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.25:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.25:80 -r 192.168.10.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.10.25:80 -r 192.168.10.40:80 -g
ipvsadm
ipvsadm -ln

yum -y install keepalived
cd /etc/keepalived/ && cp -a keepalived.conf keepalived.conf.bak
echo > /etc/keepalived/keepalived.conf

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf<<EOF
global_defs {
   router_id lvs_02
}

vrrp_instance vi_1 {
   state BACKUP
   interface ens33
   virtual_router_id 51
   priority 100
   advert_int 1
   authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 6666
   }
   virtual_ipaddress {
      192.168.10.25
   }
}

virtual_server 192.168.10.25 80 {
   lb_algo rr
   lb_kind DR		
   persistence_timeout 6
   protocol TCP	
 
   real_server 192.168.10.30 80 {
      weight 1			
      TCP_CHECK {
         connect_port 80
         connect_timeout 3	
         nb_get_retry 3
         delay_before_retry 3
      }
   }
   real_server 192.168.10.40 80 {
      weight 1
      TCP_CHECK {
         connect_port 80
         connect_timeout 3
         nb_get_retry 3
         delay_before_retry 3
      }
   }
}
EOF

systemctl start keepalived && systemctl enable keepalived
ip a show dev ens33

参考

https://blog.csdn.net/shenyuanhaojie/article/details/120865512
https://g772147186.blog.csdn.net/article/details/120865146
http://www.javashuo.com/article/p-nshjqvmx-ch.html
https://www.cnblogs.com/clsn/p/8052649.html

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