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LVS+Keepalived实现高可用负载均衡

发布时间：2014-09-05 14:41:46作者：知识屋

LVS+Keepalived实现高可用负载均衡
 
一、原理        
1、概要介绍
        如果将TCP/IP划分为5层，则Keepalived就是一个类似于3~5层交换机制的软件，具有3~5层交换功能，其主要作用是检测web服务器的状态，如果某台web服务器故障，Keepalived将检测到并将其从系统中剔除，当该web服务器工作正常后Keepalived自动将其加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，而不需要人工干预，只需要人工修复故障的web服务器即可。
2、工作原理
        Keepalived基于VRRP协议来实现高可用解决方案，利用其避免单点故障，通常这个解决方案中，至少有2台服务器运行Keepalived，即一台为MASTER，另一台为BACKUP，但对外表现为一个虚拟IP，MASTER会发送特定消息给BACKUP，当BACKUP收不到该消息时，则认为MASTER故障了，BACKUP会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性，具体如下图：
 
 
图1 Keepalived原理图
        3层机理是发送ICMP数据包即PING给某台服务器，如果不痛，则认为其故障，并从服务器群中剔除。
        4层机理是检测TCP端口号状态来判断某台服务器是否故障，如果故障，则从服务器群中剔除。
        5层机理是根据用户的设定检查某个服务器应用程序是否正常运行，如果不正常，则从服务器群中剔除。
3、实际作用
        主要用作RealServer的健康检查，以及负载均衡设备MASTER和BACKUP之间failover的实现。
 
二、架构
        本系列文章以CentOS Linux release 6.0 (Final)为例，介绍用LVS+Keepalived实现高可用负载均衡。具体业务需求是用虚拟IP转发8080、25、21端口请求到后端的真实服务器来处业务逻辑，系统拓扑如下图所示：
 
 
图2 系统拓扑图
        客户端通过VIP（Virtual IP）（172.28.14.227/228/229）来访问负载均衡服务器，负载均衡服务器通过MASTER/172.28.19.92或BACKUP/172.28.19.93将请求分别转发给真实服务器（Web服务器/172.28.19.100/101/102、邮件服务器/172.28.19.103/104/105、文件服务器/172.28.19.106/107/108）。
        负载均衡服务器的MASTER和BACKUP上都必须安装LVS+Keepalived，下面开始安装和配置之旅。
 
三、LVS安装
        Master和Backup都必须安装LVS，安装ipvsadm步骤如下：
        （1）依赖包安装
        执行如下命令查看依赖包是否安装：
                （A）#rpm -qa|grep popt
                popt-static-1.13-7.el6.x86_64
                popt-devel-1.13-7.el6.x86_64
                popt-1.13-7.el6.x86_64
                如果没有上述包，则需要依次安装，具体如下：
                #yum install popt
                #yum install popt-devel
                #yum install popt-static
                （B）rpm -qa|grep libnl
                libnl-1.1-14.el6.x86_64
                libnl-devel-1.1-14.el6.x86_64
                如果没有上述包，则需要依次安装，具体如下：
                #yum install libnl
                #yum install libnl-devel
        （2）ipvsadm安装
        #wget  http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.26.tar.gz
        #tar zxvf ipvsadm-1.26.tar.gz
        #ln -s /usr/src/kernels/2.6.32-71.el6.x86_64 /usr/src/linux         //注意：每个系统这个路径可能会不一样
        #cd ipvsadm-1.26
        #make
        #make install
        OK，LVS就这么安装好了。
 
四、Keepalived安装
       Master和Backup都必须安装Keepalive，安装步骤如下：
        #wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.7.tar.gz
        #tar zxvf keepalived-1.2.7.tar.gz
        #cd keepalived-1.2.7 
        #./configure 
        #make 
        #make install
        OK，Keepalived安装好了。
        如果#./configure时出现下面错误：
        configure: error: 
          !!! OpenSSL is not properly installed on your system. !!!
          !!! Can not include OpenSSL headers files.            !!!
         则需要安装OpenSSL相关包：
        #yum install openssl
        #yum install openssl-devel
        然后从#./configure步骤开始执行以下后续步骤就行。
 
五、配置
1、服务脚本
        将Keepalived做成服务启动（MASTER和BACKUP都是必须的），具体步骤如下：
        （1）拷贝服务启动脚本
        #cp ./keepalived/etc/init.d /etc/init.d   
        （2）拷贝配置文件
        #mkdir /etc/keepalived
        #cp ./keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived
        （3）拷贝可执行文件
        #cp ./bin/keepalived /usr/bin
        （4）启动/停止服务
        #service keepalived start
        #service keepalived stop
2、配置MASTER
        备份并打开配置文件修改部分内容，尤其注意红色部分，具体如下：
        #cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
        #vi /etc/keepalived/keepalived.conf
        vrrp_instance VI_1 {
            state MASTER            # 状态实际MASTER
            interface eth0            # 监听网卡切换
            virtual_router_id 51
            priority 100                # 优先级（越大优先级越高）
            advert_int 1
            authentication {
                auth_type PASS
                auth_pass 1111
            }
            virtual_ipaddress {        # 虚拟IP地址列表，即VIP
                172.28.14.227
                172.28.14.228
                172.28.14.229
            }
        }
        virtual_server 172.28.14.227 8080 {
            delay_loop 6
            lb_algo wlc
            lb_kind DR                    # DR模式
            persistence_timeout 50
            protocol TCP
            real_server 172.28.19.100 8080 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 8080
                }
            }
            real_server 172.28.19.101 8080 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 8080
                }
            }
            real_server 172.28.19.102 8080 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 8080
                }
            }
        }
        virtual_server 172.28.14.228 25 {
            delay_loop 6
            lb_algo wlc
            lb_kind DR                    # DR模式
            persistence_timeout 50
            protocol TCP
            real_server 172.28.19.103 25 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 25
                }
            }
            real_server 172.28.19.104 25 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 25
                }
            }
            real_server 172.28.19.105 25 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 25
                }
            }
        }
        virtual_server 172.28.14.229 21 {
            delay_loop 6
            lb_algo wlc
            lb_kind DR                    # DR模式
            persistence_timeout 50
            protocol TCP
            real_server 172.28.19.106 21 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 21
                }
            }
            real_server 172.28.19.107 21 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 21
                }
            }
            real_server 172.28.19.108 21 {
                weight 1                  # 权重（权重越高处理的请求越多）
                TCP_CHECK {
                    connect_timeout 3
                    nb_get_retry 3
                    delay_before_retry 3
                    connect_port 21
                }
            }
        }
3、配置BACKUP
        BACKUP配置与MASTER基本一致，除了红色部分外，具体如下：
        #cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
        #vi /etc/keepalived/keepalived.conf
        vrrp_instance VI_1 {
            state BACKP            # 状态实际BACKUP
            ...
            priority 99                # 优先级99（比MASTER优先级100低）
            ...
        }
 
4、配置Realserver
        为Realserver的某块网卡创建启动脚本，脚本内容如下：
        #vi realserverd
        #!/bin/bash
        VIP=172.28.14.227
        . /etc/rc.d/init.d/functions
        case "$1" in
        start)
            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
            ifconfig lo:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
            /sbin/route add -host $VIP dev lo:0
            sysctl -p > /dev/null 2>&1
            echo "realserver start OK"
            ;;
        stop)
            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
            ifconfig lo:0 down
            /sbin/route del $VIP > /dev/null 2>&1
            echo "realserver stoped"
            ;;
        *)
            echo "Usage:$0 {start|stop}"
            exit 1
        esac
        exit 0
        注意脚本中红色部分，每块网卡绑定一个虚拟IP地址，如果绑定多个虚拟IP，则需要为每块网卡创建一个脚本，并且指定lo:X（比如：lo:0，lo:1等），另外，.和/etc/rc.d/funtions之间有空格。
        启动keepalived服务，并执行上述脚本，然后用ip a能确认是否有VIP地址。
        输入ipvsadm -Ln查看LVS工作状态。
        停止MASTER的keepalived服务，BACKUP能接管VIP地址，再次启动MASTER的keepalived服务，MASTER又能再一次接管VIP地址。
        如果这些你都搞定了，恭喜你，你已经拥有高可用服务了
（免责声明：文章内容如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时与我们联系，我们将在第一时间删除内容，文章内容仅供参考）
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