LVS-DR+keepalived实现高可用负载群集

news2025/1/16 12:57:02

VRRP 通信原理：
VRRP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。
VRRP是通过一种竞选的一种协议机制，来将路由交给某台VRRP路由。
VRRP用IP多播的方式（多播地址224.0.0.18）来实现高可用的通信，工作时主节点发包，备节点接收包，当备节点接收不到主节点发的数据包时候，就启动接管主节点的资源，备节点可以有多个，通过优先级来进行竞选，但一般keepalived系统运维工作时一对。
VRRP使用加密协议加密数据，但keepalive官方目前还是推荐用明文的方式认证类型和密码。
在这里插入图片描述
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。

以下实验使用LVS-DR+keepalived的抢占模式实现高可用负载群集：

Web 服务器1：20.0.0.101（VIP 20.0.0.10）
Web 服务器2：20.0.0.102（VIP 20.0.0.10）

NFS 共享存储器：20.0.0.103

LVS+keepalived 主负载调度器：20.0.0.104（VIP 20.0.0.10)

LVS+keepalived 备负载调度器：20.0.0.105（VIP 20.0.0.10）

网关/路由器：20.0.0.2
客户端：192.168.116.50


一、配置NFS共享存储
systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

 
yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/nfs/server1 /opt/nfs/server2
chmod -R 777 /opt/nfs
 
vim /etc/exports
/opt/nfs 20.0.0.0/24(rw,sync)
/opt/nfs/server1 20.0.0.0/24(rw,sync)
/opt/nfs/server2 20.0.0.0/24(rw,sync)
 
systemctl restart rpcbind.service
systemctl restart nfs.service

检查发布的共享策略
showmount -e
在共享目录中添加web测试页面：
mkdir /opt/nfs/server1 server2
echo this is web-01 ！ >>/opt/nfs/server1/index.html
echo this is web-02 ！ >>/opt/nfs/server2/index.html
检查一下是否写入成功：
cat /opt/nfs/server1/index.htmlcat 
cat /opt/nfs/server2/index.html

二.配置节点web服务（20.0.0.101 20.0.0.102两台的配置相同）
【安装 Nginx 服务】
1、安装依赖包
yum -y install pcre-devel zlib-devel gcc gcc-c++ make

2、创建运行用户
useradd -M -s /sbin/nologin nginx

3、编译安装
cd /opt
tar zxvf nginx-1.22.0.tar.gz -C /opt/

cd nginx-1.22.0/
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_stub_status_module

make -j 4 && make install

4、优化路径
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

5、添加 Nginx 系统服务
vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target

[Unit]：这个部分定义了服务单元的元数据。
Description: 描述该服务单元的信息，描述为"nginx"。
After: 定义服务单元所依赖的其他单元，这里表示服务需要在网络加载完成之后启动。

[Service]：这个部分定义了服务的运行配置。
Type: 指定服务的类型，这里是forking，表示服务是一个后台进程（通常是fork出子进程）。
PIDFile: 指定保存主进程ID的文件路径，Nginx将会把主进程ID写入这个文件，以便Systemd可以追踪和管理进程。
ExecStart: 指定启动服务的命令。这里是启动Nginx的命令/usr/local/nginx/sbin/nginx。
ExecReload: 指定重新加载配置的命令。当执行此命令时，Systemd将发送HUP信号给主进程，Nginx将重新加载配置文件。
ExecStop: 指定停止服务的命令。当执行此命令时，Systemd将发送QUIT信号给主进程，Nginx将优雅地停止服务。
PrivateTmp: 将此项设置为true，表示为服务提供独立的临时目录。

[Install]：这个部分定义了服务的安装配置。
WantedBy: 指定服务所属的目标（target），这里是multi-user.target，表示服务在多用户模式下启动。

chmod 777 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

查看nginx服务是否启动：

netstat -antp | grep 80

将网站根目录挂载到各自的共享目录
首先打开nfs服务：
systemctl restart rpcbind.service
systemctl restart nfs.service

mount 20.0.0.103:/opt/nfs/server1 /usr/local/nginx/html/
mount 20.0.0.103:/opt/nfs/server2 /usr/local/nginx/html/

在web01 -02上查看是否共享成功

cat /usr/local/nginx/html/index.html
cat /usr/local/nginx/html/index.html

设置回环网卡，虚拟ip（web-01 web-02都要设置）

cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=20.0.0.10
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

~    

ifup lo:0  

配置回环网卡完成后
ifconfig 查看一下是否配置成功

添加静态路由（将数据包封锁在回环网卡中）

#临时配置
route add -host 20.0.0.10 dev lo:0
 
#永久配置
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 20.0.0.10 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

调整内核的ARP响应参数（阻止更新VIP的MAC地址，防止发生冲突）

vim /etc/sysctl.conf
#添加
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
 
#加载配置文件并查看
sysctl -p

三、配置主备LVS+keepalived负载调度器（keepalived-01 ；keepalived-02）

关闭防火墙下载keepalived和ipvsadm，并修改内核参数

systemctl stop firewalld.service 。
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0


modprobe ip_vs
yum -y install ipvsadm keepalived
 
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
 
sysctl -p
修改主负载器配置文件：
cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak  #改配置文件前先备份
vim keepalived.conf

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
  router_id LVS_01
   #vrrp_skip_check_adv_addr
   #vrrp_strict
   #vrrp_garp_interval 0
   #vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass abc123
    }
    virtual_ipaddress {
        20.0.0.10
    }
}

virtual_server 20.0.0.10 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 10
    protocol TCP

    real_server 20.0.0.101 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 3
}
}
real_server 20.0.0.102 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
              nb_get_retry 3
                delay_before_retry 3
}
}
}
修改备负载器配置文件（与主配置一致，只需修改以下部分） ：

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
  router_id LVS_02
   #vrrp_skip_check_adv_addr
   #vrrp_strict
   #vrrp_garp_interval 0
   #vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass abc123
    }
    virtual_ipaddress {
        20.0.0.10
    }
}

virtual_server 20.0.0.10 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 10
    protocol TCP

    real_server 20.0.0.101 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 3
}
}
real_server 20.0.0.102 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
              nb_get_retry 3
 delay_before_retry 3
}
}
}
启动keepalived再启动ipvsadm（ipvsadm会自动加载keepslived中的配置：

systemctl restart keepalived.service
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
 
#启动ipvsadm （分别添加主备负载均衡器VIP 的分发策略）
systemctl restart ipvsadm.service

ipvsadm -C   ##清空规则
ipvsadm -A -t 20.0.0.10:80 -s rr
ipvsadm -a -t 20.0.0.10:80 -r 20.0.0.101:80 -g
ipvsadm -a -t 20.0.0.10:80 -r 20.0.0.102:80 -g


查看主负载和副负载均衡器：
ipvsadm -ln

访问：20.0.0.10
可以将主负载器服务停止或关机（模拟宕机），继续访问 20.0.0.10查看主备切换是否正常

在这里插入图片描述

脑裂现象的解释和解决办法：
1.解释
在抢占模式中，MASTER需要定时发送报文通告BACKUP自己仍在运作，但是当MASTER还在运作，但其中的线路或交换机等出现故障导致BACKUP不能收到通告时，会认为MASTER已经失效，此时BACKUP抢占VIP会导致VIP同时存在，这就是脑裂现象。

2.解决方法
1.主备服务器之间使用双链路通信；
2. 通过脚本来实时监控主备的网络状态，然后再根据脚本逻辑采取措施（关掉主服务器的keepalived服务器）；

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