LVS+Keepalived 高可用群集

manny
172 阅读8分钟

keepalived工具介绍

专为LVS和HA设计的一款健康检查工具

  • 支持故障自动切换(Failover)
  • 支持节点健康状态检查(Health Checking)

判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup 节点保证业务正常，当master故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切换回master节点。

Keepalived实现原理剖析

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

VRRP(虚拟路由冗余协议)

  • 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

VRRP 相关术语

 虚拟路由器：Virtual Router
 虚拟路由器标识：VRID(0-255)，唯一标识虚拟路由器
 VIP：Virtual IP
 VMAC：Virutal MAC (00-00-5e-00-01-VRID)
 物理路由器：
 master：主设备
 backup：备用设备
 priority：优先级
 虚拟路由器的主备 是由priority：优先级决定的

VRRP工作过程

  • 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；
  • 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；
  • 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。

当Master设备出现故障后怎么办？

  • Master设备故障后，组内的备份设备一段时间（Master_Down_Interval定时器取值为：3×Advertisement_Interval＋Skew_Time，单位为秒）内没有接收到来自Master设备的报文，则将自己转为Master设备。一个VRRP组里有多台备份设备时，短时间内可能产生多个Master设备，设备将会对收到的VRRP报文中的优先级与本地优先级做比较，从而选取优先级高的设备成为Master。

Master设备故障后恢复的时候会怎么样？

  • Master设备恢复后，若其优先级为255则立即为Master设备，若优先级小于255，先切换为Backup设备，当Backup优先级高于Master设备时，如果此时工作模式为抢占模式，则Backup设备切换为Master设备，如果工作模式为非抢占模式，Backup设备不会切换为Master。（当设备切换为Master地位时都会发送免费ARP报文，承担报文转发功能）

Keepalived案例讲解

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  • Keepalived可实现多机热备,每个热备组可有多台服务器
  • 双机热备的故障切换是由虚拟P地址的漂移来实现,适用于各种应用服务器
  • Keepalived配置目录位于/etc/keepalived/

Keeplived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

Keepalived体系主要模块及其作用

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。

LVS+Keepalived 高可用群集

结构图

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 主DR 服务器：192.168.239.10
 备DR 服务器：192.168.239.50
 Web 服务器1：192.168.239.20
 Web 服务器2：192.168.239.30
 vip：192.168.239.100
 NFS服务器：192.168.239.40
 客户端：192.168.239.200

配置nfs共享服务器（192.168.239.40）

 #关闭防火墙关闭开机自启
 systemctl disable --now firewalld
 setenforce 0
 #创建两个共享目录文件便于区分并添加权限
 mkdir nfs
 cd nfs/
 mkdir geng  wang
 chmod 777 geng/ wang/
 echo "this is geng test">geng/index.html
 echo "this is wang test">wang/index.html
 #编辑配置文件设置共享策略
 vim /etc/exports
 /opt/nfs/geng 192.168.239.0/24(rw,sync,no_root_squash)
 /opt/nfs/wang 192.168.239.0/24(rw,sync,no_root_squash)
 #开启服务
 systemctl start rpcbind
 systemctl start nfs
 systemctl enable nfs
 #查看共享目录
 showmount -e

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配置两台节点web服务器（192.168.239.20、192.168.239.30 ）

第一台节点服务器（192.168.239.20）

 #关闭防火墙
 systemctl disable --now firewalld
 setenforce 0
 #安装httpd服务
 yum install -y httdp
 #添加虚拟网卡承载vip地址
 cd /etc/sysconfig/network-scripts/ #切换到网卡配置文件目录
 cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0  #复制原有网卡配置进行修改
 vim ifcfg-lo:0
 DEVICE=lo:0
 IPADDR=192.168.239.100  #修改为vip地址
 NETMASK=255.255.255.255  #修改子网掩码
 ONBOOT=yes
 ifup lo:0    #启动网卡
 ifconfig     #查看活动网卡
 #添加路由见虚拟网卡设置为路由
 route add -host 192.168.239.100 dev lo:0
 route -n   #查看
 #将设置路由命令添加到开机执行配置文件内相当于开机自启并给配置文件添加执行权限
 vim /etc/rc.d/rc.local
 route add -host 192.168.239.100 dev lo:0
 chmod +x /etc/rc.d/rc.local
 #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.lo.arp_ignore = 1
 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
 sysctl -p
 #开启web服务
 systemctl restart httpd
 #查看nfs共享服务器共享策略
 showmount -e 192.168.239.40
 #将共享目录挂载到本地web服务器站点给目录
 mount 192.168.239.40:/opt/nfs/geng /var/www/html/
 df -h

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第二台节点服务器（192.168.239.30）

 #关闭防火墙
 systemctl disable --now firewalld
 setenforce 0
 #安装httpd服务
 yum install -y httdp
 #添加虚拟网卡承载vip地址
 cd /etc/sysconfig/network-scripts/ #切换到网卡配置文件目录
 cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0  #复制原有网卡配置进行修改
 vim ifcfg-lo:0
 DEVICE=lo:0
 IPADDR=192.168.239.100  #修改为vip地址
 NETMASK=255.255.255.255  #修改子网掩码
 ONBOOT=yes
 ifup lo:0    #启动网卡
 ifconfig     #查看活动网卡
 #添加路由见虚拟网卡设置为路由
 route add -host 192.168.239.100 dev lo:0
 route -n   #查看
 #将设置路由命令添加到开机执行配置文件内相当于开机自启并给配置文件添加执行权限
 vim /etc/rc.d/rc.local
 route add -host 192.168.239.100 dev lo:0
 chmod +x /etc/rc.d/rc.local
 #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.lo.arp_ignore = 1
 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
 sysctl -p
 #开启web服务
 systemctl restart httpd
 #查看nfs共享服务器共享策略
 showmount -e 192.168.239.40
 #将共享目录挂载到本地web服务器站点给目录
 mount 192.168.239.40:/opt/nfs/wang /var/www/html/
 df -h

与第一台一致挂载文件不同

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配置负载调度器（主：192.168.239.10）

 #关闭防火墙
 systemctl disable --now firewalld
 setenforce 0
 ​
 #安装keepalived和ipvsadm
 yum install -y ipvsadm keepalived
 ​
 #开启ip_vs并查看服务是否开启
 modprobe ip_vs
 cat /proc/net/ip_vs
 ​
 rpm -qc keepalived  #查看配置文件位置
 cd /etc/keepalived/ #切换到配置文件目录
 cp keepalived.conf{,.bak}  #备份原有配置文件
 ​
  vim keepalived.conf  #修改配置文件
 ! Configuration File for keepalived
 global_defs {   ##定义全局参数
    notification_email {
      acassen@firewall.loc
      failover@firewall.loc
      sysadmin@firewall.loc
    }
    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    smtp_server 127.0.0.1    #修改，邮件服务指向本地
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_01    #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
 }
 vrrp_instance VI_1 {    #定义VRRP热备实例参数
     state MASTER      #指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
     interface ens33     #修改，指定承载vip地址的物理接口
     virtual_router_id 51    #修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
     #nopreempt          ##如果设置非抢占模式，两个节点state必须为bakcup，并加上配置 nopreempt
     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
         auth_pass 1111    #修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
     }
     virtual_ipaddress {      #指定群集vip地址
         192.168.239.100
     }
 }
 #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 192.168.239.100 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)
     lb_kind DR       #修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
     persistence_timeout 0      #连接保持时间(秒)
     protocol TCP        #应用服务采用的是 TCP协议
 real_server 192.168.239.20 80 {       #修改，指定第一个Web节点的地址、端口
 weight 1        ##节点的权重
           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 192.168.239.30 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##
  }
   systemctl start keepalived.service   #重新启动服务
    ip addr      #查看虚拟网卡vip
   
   #启动 ipvsadm 服务
 ipvsadm-save > /etc/sysconfig//ipvsadm
 systemctl start ipvsadm
 ipvsadm -ln
 ​
 #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 = 0
 net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
 net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
 net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
 ​
 scp keepalived.conf 192.168.239.50:`pwd`  #远程传输文件到备负载调度器

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配置负载调度器（备：192.168.239.50）

与主配置一致唯一不同keepalived配置文件

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客户机测试

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关闭主负载调度器的keepalived服务再次测试

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此时备负载调度器则会将自己转为Master设备

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再次访问任然可以访问

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