LVS +Keepalived高可用群集

news2024/11/15 11:08:37

文章目录

  • 一、Keepalived概述
  • 二、Keepalived服务重要功能
    • 1.管理 LVS 负载均衡软件
    • 2.支持故障自动切换（Failover）
    • 3.实现 LVS 集群中节点的健康检查（Health Checking）
    • 4.VRRP通信原理
  • 三、keepalived体系主要模块及作用
  • 四、keepalived服务的工作原理
  • 五、部署LVS+Keepalived高可用集群
  • 总结

一、Keepalived概述

Keepalived是一种用于实现高可用性的软件，它主要用于服务器和网络设备的故障转移和负载均衡。Keepalived使用VRRP协议来实现故障转移，并结合健康检查和负载均衡算法来确保服务的高可用性。

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。

二、Keepalived服务重要功能

1.管理 LVS 负载均衡软件

keepalived可以通过读取子什么的配置文件，实现通过更底层的接口直接管理LVS配置以及服务的启动，停止功能。

2.支持故障自动切换（Failover）

Keepalived可以实现任意两台主机之间，例如Master和Backup主机之间的故障转移和自动切换，这个主机可以是普通的不能停机的业务服务器，也可以是LVS负载均衡，Nginx反向代理这样的服务器。

Keepalived高可用功能实现的简单原理为，两台主机同时安装好Keepalived软件并启动服务，开始正常工作时，由角色为Master的主机获得所有资源并对用户提供服务，角色为Backup的主机作为Master主机的热备；当角色为Master的主机失效或出现故障时，角色为Backup的主机将自动接管Master主机的所有工作，包括接管VIP资源及相应资源服务；而当角色为Master的主机故障修复后，又会自动接管回它原来处理的工作，角色为Backup的主机则同时释放Master主机失效时它接管的工作，此时，两台主机将恢复到最初启动时各自的原始角色及工作状态。

3.实现 LVS 集群中节点的健康检查（Health Checking）

Keepalived可以通过在自身的Keepalived.conf文件里配置LVS的节点IP和相关参数实现对LVS的直接管理；除此之外，当LVS集群中的某一个甚至是几个节点服务器同时发生故障无法提供服务时，Keepalived服务会自动将失效的节点服务器从LVS的正常转发队列中清除出去，并将请求调度到别的正常节点服务器上，从而保证最终用户的访问不受影响；当故障的节点服务器被修复以后，Keepalived服务又会自动地把它们加入到正常转发队列中，对客户提供服务。

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.VRRP通信原理

1、VRRP也就是虚拟路由冗余协议，它的出现就是为了解决静态路由的单点故障。
2、VRRP是通过一种竞选协议机制来将路由任务交给某台VRRP路由器的。
3、VRRP用IP多播的方式（默认多播地址（224.0.0.18））实现高可用之间通信。
4、工作时主节点发包，备节点接包，当备节点接收不到主节点发的数据包的时候，就启动接管程序接管主节点的资源。备节点可以有多个，通过优先级竞选，但一般Keepalived系统运维工作中都是一对。
5、VRRP使用了加密协议加密数据，但Keepalived官方目前还是推荐用明文的方式配置认证类型和密码。

vrrp会把多台路由器组成一个虚拟路由组vrid，vrrp会生成一个虚拟路由（包含虚拟IP和虚拟MAC，局域网内用户不关心哪一个是主哪一个是备，它们只用虚拟路由器的虚拟IP作为它们的网关）实际上虚拟IP就是承载master路由器上，也就是说实际的数据是通过master转发的。

backup是通过优先级来决定哪个是master路由，优先级最大的那台就是master，backup只是用来监听master定时发来的vrrp报文，如果超时未收到master发来的vrrp报文backup就会抢占master，虚拟IP也会漂移到backup头上。

三、keepalived体系主要模块及作用

keepalived体系架构中主要有三个模块，分别是core、check、vrrp

core模块：为keepalived的核心，负责主程序的启动、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。

四、keepalived服务的工作原理

Keepalived高可用之间是通过VRRP进行通信的，VRRP是通过竞选机制来确定主备的，主的优先级高于备，因此，工作时主会优先获得所有的资源，备节点处于等待状态，当主挂了的时候，备节点就会接管主节点的资源，然后顶替主节点对外提供服务。

在Keepalived服务之间，只有作为主的服务器会一直发送VRRP广播包，告诉备它还活着，此时备不会抢占主，当主不可用时，即备监听不到主发送的广播包时，就会启动相关服务接管资源，保证业务的连续性。接管速度最快可以小于1秒。

五、部署LVS+Keepalived高可用集群

在这里插入图片描述
1.配置负载调度器（主keepalived服务器：192.168.40.104）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived   #安装服务
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

在这里插入图片描述

（1）配置keeplived（主DR 服务器）

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
--14行--注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
	#vrrp_strict
}

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
	#nopreempt		#如果设置非抢占模式，两个节点state必须为backup，并加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为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 1111
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.40.180
    }
}
--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 192.168.40.180 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 192.168.40.106 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 192.168.40.107 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##
}


192.168.40.104配置vip(虚拟IP)
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

重启网卡 systemctl restart network
ifup  ens33:0 


systemctl start keepalived
ip addr						#查看虚拟网卡vip

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

192.168.40.104配置vip(虚拟IP)
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

重启网卡 systemctl restart network
ifup  ens33:0 


systemctl start keepalived
ip addr						#查看虚拟网卡vip

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
（2）启动 ipvsadm 服务192.168.40.104

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C   ##清空规则
ipvsadm -A -t 192.168.40.180:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.40.180:80 -r 192.168.40.106:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.40.180:80 -r 192.168.40.107:80 -g


ipvsadm -ln
#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
（3）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.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
2.配置负载调度器（备keepalived服务器：192.168.40.105）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived   #安装服务
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

（1）配置keeplived（备DR 服务器）

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
--14行--注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
	#vrrp_strict
}

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
	#nopreempt		#如果设置非抢占模式，两个节点state必须为backup，并加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为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 1111
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.40.180
    }
}
--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 192.168.40.180 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 192.168.40.106 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 192.168.40.107 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##
}


192.168.40.105配置vip(虚拟IP)
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

重启网卡 systemctl restart network
ifup  ens33:0 


systemctl start keepalived
ip addr						#查看虚拟网卡vip

在这里插入图片描述
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（2）启动 ipvsadm 服务192.168.40.105


ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C   ##清空规则
ipvsadm -A -t 192.168.40.180:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.40.180:80 -r 192.168.40.106:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.40.180:80 -r 192.168.40.107:80 -g


ipvsadm -ln

在这里插入图片描述
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（3）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.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

在这里插入图片描述
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3.配置节点服务器


1、配置192.168.40.106节点服务器

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

#安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd

#配置站点文件
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

#配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

#重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network

 #设置路由
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.40.180 dev lo:0

#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

#刷新proc参数
sysctl -p

在这里插入图片描述

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在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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2、配置192.168.40.107节点服务器
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

#安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd

#配置站点文件
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

#配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

#重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network

 #设置路由
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.40.180 dev lo:0

#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

#刷新proc参数
sysctl -p

在这里插入图片描述在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
4.测试验证
在客户端访问 http://192.168.40.180/
在这里插入图片描述
再在主服务器关闭 keepalived 服务后再测试， systemctl stop keepalived
在这里插入图片描述
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总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了pandas的使用，而pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。

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