LVS+Keepalived 高可用集群

一.Keepalived工具介绍

1.支持故障自动切换(Failover)

2.支持节点健康状态检查(Health Checking)

3.基于vrrp协议完成地址流动

4.为vip地址所在的节点生成ipvs规则(在配置文件中预先定义)

5.为ipvs集群的各RS做健康状态检测

6.基于脚本调用接口完成脚本中定义的功能,进而影响集群事务,以此支持nginx、haproxy等服务 

7.官方网站:https://keepalived.org/

8.用户空间核心组件:

  1. vrrp stack:VIP消息通告
  2. checkers:监测real server(简单来说 就是监控后端真实服务器的服务)
  3. system call:实现 vrrp 协议状态转换时调用脚本的功能
  4. SMTP:邮件组件(报警邮件)
  5. IPVS wrapper:生成IPVS规则(直接生成ipvsadm)
  6. Netlink Reflector:网络接口(将虚拟地址ip(vip)地址飘动)

9.WatchDog:监控进程(整个架构是否有问题)

控制组件:提供keepalived.conf 的解析器,完成Keepalived配置

IO复用器:针对网络目的而优化的自己的线程抽象

内存管理组件:为某些通用的内存管理功能(例如分配,重新分配,发布等)提供访问权限

二.vrrp协议(虚拟路由冗余协议)

Keepalived采用VRRP热备份协议实现Linux服务器的多机热备功能

1.vrrrp是什么

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

2.vrrp工作过程

1.选举Master,比较优先级,高的为Master,若优先级相同无Master时,比较接口IP地址,大的为Master,Master设备发送ARP报文,承担报文转发工作;

2.状态维持,Master设备周期发送通告报文,公布配置信息和工作状态;

3.Backup设备根据收到的通告报文判断Master设备是否工作正常,如果Master设备主动放弃Master地位时,会发送优先级为0的通告报文,Backup设备收到后会快速切换成Master设备或者定时器超时后Backup设备认为Master设备无法正常工作,会切换状态为Master。

3.Keeplived、VRRP及其工作原理

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。

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。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

4.Keepalived体系主要模块

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。

check模块:负责健康检查,常见的方式有端口检查及URL检查。

三.实验:搭建LVS+Keepalived 高可用集群

实验环境:

主keepalived服务器:172.16.23.10
备keepalived服务器:172.16.23.11
web1服务器:172.16.23.12
web2服务器:172.16.23.13
vip:172.16.23.100
客户机:172.16.23.200

配置负载调度器(主keepalived服务器:172.16.23.10

############################ 配置Keepalived master服务器 #################################
 
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
 
2. #安装服务
yum install ipvsadm keepalived -y 
 
3. #修改配置文件keeplived.conf
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
}
 
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
--23行--修改,指定优先级,数值越大优先级越高,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 123456
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        172.16.23.100
    }
}
--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 172.16.23.100 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 50			#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 172.16.23.12 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 172.16.23.13 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##
 
4. #启动服务、查看虚拟网卡vip
systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33	
 
5. #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.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
 
6. #刷新一下
sysctl -p
 
############################# 配置ipvsadm #################################
 
7. #配置负载分配策略,并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
 
8. 
#清空ipvsadm,并做策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 172.16.23.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 172.16.23.100:80 -r 172.16.23.12:80 -g
ipvsadm -a -t 172.16.23.100:80 -r 172.16.23.13:80 -g
 
9. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

LVS+Keepalived 高可用集群_第1张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第2张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第3张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第4张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第5张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第6张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第7张图片

配置负载调度器(备keepalived服务器:172.16.23.11)

 配置与主服务器相似,不再进行解释

############################ 配置Keepalived master服务器 #################################
 
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
2. #安装服务
yum -y install ipvsadm keepalived
 
3. #修改配置文件keeplived.conf
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_02
}
 
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 BACKUP
--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
--23行--修改,指定优先级,数值越大优先级越高,主为100,备为90
    priority 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
--27行--修改,指定验证密码,主备服务器保持一致
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        172.16.23.100
    }
}
--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 172.16.23.100 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 50			#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 172.16.23.12 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 172.16.23.13 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##
 
4. #启动服务、查看虚拟网卡vip
systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33	
 
5. #调整proce响应参数,关闭Linux内核的重定向参数响应
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
 
6. #刷新一下
sysctl -p
 
############################# 配置ipvsadm #################################
 
7. #配置负载分配策略,并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
 
8. #清空ipvsadm,并做策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 172.16.23.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 172.16.23.100:80 -r 172.16.23.12:80 -g
ipvsadm -a -t 172.16.23.100:80 -r 172.16.23.13:80 -g
 
9. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

LVS+Keepalived 高可用集群_第8张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第9张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第10张图片

配置节点服务器(web1服务器:172.16.23.12)

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
2. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd
 
3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is web1
 
4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=172.16.23.100
NETMASK=255.255.255.255
 
5. #重启网络服务,开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
 
6. #设置路由
route add -host 172.16.23.100 dev lo:0
route -n
 
7. #调整 proc 响应参数
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址,而是物理mac地址上的IP
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
 
8. #刷新proc参数
sysctl -p

LVS+Keepalived 高可用集群_第11张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第12张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第13张图片

配置节点服务器(web2服务器:172.16.23.13)

配置与web1相似,不再进行解释 

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
2. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd
 
3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is web2
 
4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=172.16.23.100
NETMASK=255.255.255.255
 
5. #重启网络服务,开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
 
6. #设置路由
route add -host 172.16.23.100 dev lo:0
route -n
 
7. #调整 proc 响应参数
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址,而是物理mac地址上的IP
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
 
8. #刷新proc参数
sysctl -p

LVS+Keepalived 高可用集群_第14张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第15张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第16张图片

测试验证:

在客户机上测试(客户机:172.16.23.200)

LVS+Keepalived 高可用集群_第17张图片

LVS+Keepalived 高可用集群_第18张图片

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