LVS + Keepalived高可用群集

目录

Keepalived基础概念

‌一、核心原理：VRRP 协议‌

‌二、健康检查机制‌

‌三、Keepalived 架构‌

‌四、工作流程‌

‌五、配置文件解析‌

‌六、高级特性‌

‌七、典型应用场景‌

‌八、日志与调试‌

LVS+Keepalived高可用基础部署 

‌一、LVS + Keepalived 核心原理‌

‌二、部署环境准备‌

‌三、配置 Keepalived（主/备节点）‌

‌四、配置 LVS 直接路由（DR 模式）‌

‌五、验证与故障排查‌

‌六、关键注意事项‌

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Keepalived基础概念

    Keepalived 是一个基于 ‌VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）‌ 协议的高可用性解决方案，主要用于实现网络服务的故障转移（Failover）和负载均衡。其核心目标是通过虚拟 IP（VIP）漂移和健康检查机制，确保服务的高可用性。以下是对其原理的详细分步解析：

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‌一、核心原理：VRRP 协议‌

1. ‌VRRP 的作用‌
       解决静态默认路由的单点故障问题。通过将多个物理路由器组合成一个‌虚拟路由器‌（Virtual Router），对外提供统一的虚拟 IP（VIP）。客户端仅需将流量发送到 VIP，实际流量由当前主节点（Master）处理。

2. ‌角色与选举机制‌

   • ‌Master 节点‌：负责转发流量，定期发送 VRRP 通告（Advertisement）以宣告存活。
   • ‌Backup 节点‌：监听 Master 的通告，若超时未收到则发起选举。
   • ‌选举依据‌：优先级（priority，范围 1-254）。优先级高的节点成为 Master，默认优先级为 100。

3. ‌协议细节‌

   • ‌通告间隔‌：默认为 1 秒，可通过 advert_int 配置。
   • ‌故障检测‌：若 Backup 节点在 3 × advert_int + skew_time 内未收到通告，则判定 Master 失效。
   • ‌状态切换‌：Backup 节点接管 VIP 并成为新的 Master。

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‌二、健康检查机制‌

Keepalived 通过健康检查（Health Checking）监控后端服务的状态，触发 VIP 转移。

1. ‌检查类型‌

   • ‌TCP 检查‌：检测端口是否可达。
   • ‌HTTP/HTTPS 检查‌：发送请求并验证状态码或响应内容。
   • ‌SSL 检查‌：验证 SSL 证书有效性。
   • ‌自定义脚本‌：执行脚本，返回值决定服务状态（0 为正常，非 0 为异常）。

2. ‌优先级动态调整‌

   • 若健康检查失败，节点自动降低优先级（如 priority - 20）。
   • 优先级变化触发 VRRP 重新选举，使更健康的节点成为 Master。

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‌三、Keepalived 架构‌

1. ‌核心组件‌

   • ‌VRRP Stack‌：处理 VRRP 协议的状态机、选举、通告。
   • ‌Health Checker‌：执行健康检查，动态调整节点优先级。
   • ‌SMTP 通知‌：支持发送邮件告警（可选）。

2. ‌虚拟服务器（Virtual Server）‌

   • 结合 LVS（Linux Virtual Server）实现负载均衡。
   • 定义 VIP、端口、负载均衡算法（如轮询、加权最小连接）和后端真实服务器（Real Server）。

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‌四、工作流程‌

1. ‌节点启动‌

   • 读取配置文件 keepalived.conf，初始化 VRRP 实例和健康检查。
   • 加入 VRRP 组，根据优先级选举初始 Master。

2. ‌Master 节点行为‌

   • 绑定 VIP 到网卡。
   • 周期性发送 VRRP 通告。
   • 执行健康检查，若失败则降低自身优先级。

3. ‌Backup 节点行为‌

   • 监听 VRRP 通告。
   • 若 Master 失效，发起选举并接管 VIP。

4. ‌故障转移过程‌

   • Backup 节点检测到 Master 失效（超时或优先级降低）。
   • 发送免费 ARP（Gratuitous ARP）更新网络设备的 ARP 缓存，将 VIP 映射到新 Master 的 MAC 地址。

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‌五、配置文件解析‌

vrrp_instance VI_1 {
     state BACKUP # 初始角色（MASTER/BACKUP）
     interface eth0 # 绑定网卡
     virtual_router_id 51# 虚拟路由器 ID（同一组需相同）
     priority 100 # 初始优先级
     advert_int 1 # 通告间隔（秒）
     authentication { # 认证（明文或加密）
         auth_type PASS
         auth_pass 1234
 }
     virtual_ipaddress { # 虚拟 IP 列表
             192.168.1.100/24
     }
     track_script { # 关联健康检查脚本
             chk_nginx
     }
 }

virtual_server 192.168.1.100 80 { # 定义虚拟服务器（LVS）
     delay_loop 6 # 健康检查间隔
     lb_algo rr # 负载均衡算法（轮询）
     lb_kind NAT # LVS 模式（NAT/DR/TUN）
     protocol TCP # 协议类型
     real_server 192.168.1.10 80 {
         weight 1 # 权重
         TCP_CHECK { # TCP 检查配置
             connect_timeout 3
             retry 3
             delay_before_retry 3
         }
     }
 } 

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‌六、高级特性‌

1. ‌脑裂（Split-Brain）处理‌

   • 通过多播/单播冗余、多检测脚本（如 ping 网关）避免网络分区问题。
   • 配置 nopreempt（非抢占模式）防止优先级恢复后反复切换。

2. ‌单播模式‌

   • 在不支持多播的网络中，配置单播通信：

     unicast_src_ip  unicast_peer {  } 

3. ‌安全性‌

   • VRRP 支持明文或加密认证，防止非法节点加入：

     authentication { auth_type AH # 使用 IPSec 加密 auth_pass  } 

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‌七、典型应用场景‌

1. ‌Web 服务高可用‌
   • 双机热备：主节点故障时 VIP 漂移到备节点。
2. ‌数据库主从切换‌
   • 结合健康检查（如 MySQL 探活），触发主从角色切换。
3. ‌负载均衡器容灾‌
   • 结合 LVS 实现负载均衡集群的高可用。

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‌八、日志与调试‌

• 日志路径：/var/log/messages 或 journalctl -u keepalived。
• 调试模式：启动时添加 -D 参数显示详细日志。

LVS+Keepalived高可用基础部署 

‌一、LVS + Keepalived 核心原理‌

1. ‌LVS（Linux Virtual Server）‌

   • 基于内核的负载均衡技术，支持 ‌NAT/DR/TUN‌ 三种模式。
   • 分发流量到后端 Real Server，实现高并发处理。

2. ‌Keepalived‌

   • 基于 ‌VRRP 协议‌ 实现主备切换，通过健康检查监控 LVS 和后端服务。
   • 主节点故障时，VIP 自动漂移到备节点，保障服务连续性。

3. ‌协作流程‌

   • LVS 负责流量分发，Keepalived 负责故障检测和 VIP 管理。
   • 健康检查失败时，Keepalived 降低节点优先级，触发主备切换。

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‌二、部署环境准备‌

• ‌节点角色‌

  • 主节点（Master）：192.168.1.10
  • 备节点（Backup）：192.168.1.11
  • 虚拟 IP（VIP）：192.168.1.100
  • 后端 Real Server：192.168.1.20、192.168.1.21

• ‌软件安装‌

  # 所有节点安装 LVS 和 Keepalived 
  yum install -y ipvsadm keepalived # CentOS 
  apt install -y ipvsadm keepalived # Ubuntu 

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‌三、配置 Keepalived（主/备节点）‌

1. ‌主节点配置‌ (/etc/keepalived/keepalived.conf)

   global_defs {
        router_id LVS_MASTER
    } 
   
   vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER
        interface eth0
        virtual_router_id 51
        priority 100
        advert_int 1 
        authentication {
            auth_type PASS 
            auth_pass 1234
    } 
        virtual_ipaddress {
            192.168.1.100/24
        }
    } 
   
   virtual_server 192.168.1.100 80 {
        delay_loop 6
        lb_algo rr 
        lb_kind DR # 直接路由模式 
        protocol TCP
        real_server 192.168.1.20 80 {
            weight 1
            TCP_CHECK {
                connect_timeout 3
                retry 3
                delay_before_retry 3
             }
        }
    } 

2. ‌备节点配置‌
   仅需修改 state 和 priority：

   state BACKUP 
   priority 90 

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‌四、配置 LVS 直接路由（DR 模式）‌

1. ‌Real Server 配置‌（每台后端服务器）

   # 配置 VIP 本地回环（防止 VIP 冲突） 
   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 
   echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/arp_ignore
   echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/arp_announce
   
   # 添加 VIP 到 lo 网卡 
   ifconfig lo:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255 up 

2. ‌启动服务‌

   systemctl start keepalived 
   systemctl enable keepalived 
   ipvsadm -Ln # 查看 LVS 规则 

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‌五、验证与故障排查‌

1. ‌VIP 漂移测试‌

   • 主节点执行 systemctl stop keepalived，观察备节点是否接管 VIP。
   • 使用 ip addr show eth0 检查 VIP 绑定。

2. ‌日志检查‌

   tail -f /var/log/messages # CentOS 
   journalctl -u keepalived # Ubuntu 

3. ‌LVS 状态监控‌

   watch ipvsadm -Ln # 实时查看连接分发状态 

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‌六、关键注意事项‌

1. ‌ARP 抑制‌
   DR 模式需关闭 Real Server 的 VIP 响应，避免 ARP 冲突。

2. ‌脑裂问题‌
   通过多检测脚本（如 ping 网关）或启用单播模式避免网络分区。

3. ‌性能调优‌

   • 调整 net.ipv4.vs.conntrack 参数提升 LVS 连接追踪能力。
   • 使用 wr（加权轮询）或 wlc（加权最小连接）算法优化负载均衡。