一、nginx普通集群负载均衡
1、安装keepalived
(1)下载
https://www.keepalived.org/download.html
(2)解压
tar -zxvf keepalived-2.0.18.tar.gz
(3)使用configure命令配置安装目录与核心配置文件所在位置：
./configure --prefix=/usr/local/keepalived --sysconf=/etc
-
prefix ：keepalived安装的位置sysconf：keepalived核心配置文件所在位置，固定位置，改成其他位置则keepalived启动不了，
/var/log/messages中会报错 -
sysconf ：keepalived核心配置文件所在位置，固定位置，改成其他位置则keepalived启动不了，
/var/log/messages中会报错
配置过程中可能会出现警告信息，如下所示：
*** WARNING - this build will not support IPVS with IPv6. Please install libnl/libnl-3 dev libraries to support IPv6 with IPVS.# 安装libnl/libnl-3依赖
yum -y install libnl libnl-devel
(4)安装keepalived
make && make install
(5)配置文件 在/etc/keepalived/keepalived.conf
(6)忘记安装配置的目录，则通过如下命令找到：
whereis keepalived
(7)启动keepalived
进入sbin目录
./keepalived
2、配置keepalived 主机
(1)通过命令 vim keepalived.conf 打开配置文件
global_defs { # 路由id：当前安装keepalived的节点主机标识符，保证全局唯一 router_id keep_171
} vrrp_instance VI_1 { # 表示状态是MASTER主机还是备用机BACKUP state MASTER # 该实例绑定的网卡 interface ens33 # 保证主备节点一致即可 virtual_router_id 51 # 权重，master权重一般高于backup，如果有多个，那就是选举，谁的权重高，谁就当选 priority 100 # 主备之间同步检查时间间隔，单位秒 advert_int 2 # 认证权限密码，防止非法节点进入 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } # 虚拟出来的ip，可以有多个（vip） virtual_ipaddress { 192.168.1.161 }
}
附：查看网卡信息命令
ip addr
(2)启动keepalived
(3)查看进程
ps -ef|grep keepalived
(4)查看vip(虚拟ip)
在网卡ens33下，多了一个192.168.1.161，这个就是虚拟ip
3、把keepalived注册为系统服务
(1)拷贝配置文件
-
将keepalived目录下
etc/init.d/keepalived拷贝到/etc/init.d/下 -
将keepalived目录下
etc/sysconfig/keepalived拷贝到/etc/sysconfig/下
(2)刷新systemctl
systemctl daemon-reload
(3)启动、停止、重启keepalived
#启动
systemctl start keepalived.service
#停止
systemctl stop keepalived.service
#重启
systemctl restart keepalived.service
4、实现双机主备高可用
(1)修改备机配置
global_defs { router_id keep_172
}
vrrp_instance VI_1 { # 备用机设置为BACKUP state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 51 # 权重低于MASTER priority 80 advert_int 2 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 }virtual_ipaddress {# 注意：主备两台的vip都是一样的，绑定到同一个vip 192.168.1.161 }
}
(2) 启动 Keepalived
(3) 访问vip即可访问主机，当主机失效时访问vip就会访问到备机
5、keepalived配置nginx自动重启
(1)编写脚本
在/etc/keepalived/下创建脚本check_nginx_alive_or_not
#!/bin/bash A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
# 判断nginx是否宕机，如果宕机了，尝试重启
if [ $A -eq 0 ];then /usr/local/nginx/sbin/nginx # 等待一小会再次检查nginx，如果没有启动成功，则停止keepalived，使其启动备用机 sleep 3 if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then killall keepalived fi
fi
(2)添加运行权限
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx_alive_or_not.sh
(3)配置keepalived监听nginx脚本
vrrp_script check_nginx_alive { script "/etc/keepalived/check_nginx_alive_or_not.sh" interval 2 # 每隔两秒运行上一行脚本 weight 10 # 如果脚本运行失败，则升级权重+10
}
(4)在vrrp_instance中新增监控的脚本
track_script { check_nginx_alive # 追踪 nginx 脚本
}
(5)重启Keepalived使得配置文件生效
systemctl restart keepalived
6、keepalived双主热备
(1)配置DNS轮询
在同一个域名下配置两个ip，自行百度
(2)配置第一台主机
global_defs {router_id keep_171
}
vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface ens33 virtual_router_id 51 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.161 }
} vrrp_instance VI_2 {state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 52 priority 80 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.162 }
}
(3)配置第二台主机
global_defs {router_id keep_172
}
vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 51 priority 80 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.161}
} vrrp_instance VI_2 {state MASTER interface ens33 virtual_router_id 52 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.162 }
}
(4)重启两台Keepalived
systemctl restart keepalived二、LVS（Linux Virtual Server）实现高可用负载均衡
1、为什么要使用LVS+Nginx
-
lvs基于四层负载均衡，工作效率较Nginx的七层负载更高，使用LVS搭建Nginx集群，可以提高性能
-
四层负载均衡无法对信息处理，只能通过ip+端口的形式转发，所以需要七成负载进行数据的处理
-
Nginx接收请求来回，LVS可以只接受不响应
2、LVS的三种模式
(1)NAT模式
-
客户端将请求发往LVS，LVS会选择一台服务器响应请求，服务器将结果返回给LVS，LVS再返回给客户端。
-
在NAT模式中，服务器的网关必须指向LVS，否则报文无法送达客户端
-
NAT 技术将请求的报文和响应的报文都需要通过LVS进行地址改写，因此网站访问量比较大的时候负载均衡调度器有比较大的瓶颈，一般要求最多之能 10-20 台节点
-
NAT 模式支持对 IP 地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致
(2)TUN模式
-
客户端将请求发往LVS，LVS会选择一台服务器响应请求，在客户端与服务器之间建立隧道，返回结果的时候直接由服务器返回响应，不在经过LVS。
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TUN模式必须所有的服务器上都绑定VIP的IP地址，所有的服务器都必须有网卡。
-
TUN模式走隧道运维难度大，并且会直接暴露服务器地址
-
服务器将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡器能够为很多服务器进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发
(3)DR模式
-
客户端将请求发往LVS，LVS会选择一台服务器响应请求，返回结果的时候通过统一的路由进行返回，不在经过LVS。
-
和TUN模式一样，LVS只是分发请求，应答包通过单独的路由返回给客户端，与TUN相比这种方式不需要隧道结构，可以兼容大多数的操作系统，同时统一路由可以隐藏真实的物理服务器。DR模式效率更高，但配置更复杂.
-
所有服务器节点和LVS只能在一个局域网里面。
3、搭建LVS-DR模式
先关闭掉服务器上网络配置管理器，避免网络接口冲突
systemctl stop NetworkManagersystemctl disable NetworkManager
(1)创建子接口（创建LVS的虚拟ip）
进入网卡配置目录/etc/sysconfig/network-scripts/,找到网卡配置文件，这里以ifcfg-ens33为例，拷贝并创建子接口
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:1
修改子接口配置如下
-
配置中的 192.168.1.150 就是vip，是提供给外网用户访问的ip地址
DEVICE="ens33:1"ONBOOT="yes"IPADDR=192.168.1.150NETMASK=255.255.255.0BOOTPROTO=static
-
重启网络服务
service network restart
重启成功后，ip addr 查看一下，你会发现多了一个ip，也就是虚拟ip（vip）
注意：阿里云不支持配置网卡，需要购买相应的负载均衡服务，腾讯云支持配置网卡，但需要购买网卡支持，一个网卡支持10个虚拟ip配置
(2)安装ipvsadm
如今的centos都集成了LVS，所以ipvs是自带的，我们只需要安装ipvsadm即可（ipvsadm是管理集群的工具，通过ipvs可以管理集群，查看集群等操作）
yum install ipvsadm
(3)配置服务器（RS）的虚拟ip
进入网卡配置目录/etc/sysconfig/network-scripts/,找到ifcfg-lo，拷贝并创建子接口
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:1
修改子接口配置如下
DEVICE="lo:1"
IPADDR=192.168.1.150
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0
BROADCAST=127.255.255.255
ONBOOT="yes"
NAME=loopback
重启网络服务成功后，ip addr 查看一下，你会发现多了一个ip，也就是虚拟ip（vip）
(4)为服务器（RS）配置arp
ARP响应级别与通告行为参数说明
arp-ignore：ARP响应级别（处理请求）0：只要本机配置了ip，就能响应请求1：请求的目标地址到达对应的网络接口，才会响应请求
arp-announce：ARP通告行为（返回响应）0：本机上任何网络接口都向外通告，所有的网卡都能接受到通告1：尽可能避免本网卡与不匹配的目标进行通告2：只在本网卡通告
打开sysctl.conf:
vim /etc/sysctl.conf
配置所有网卡、默认网卡以及虚拟网卡的arp响应级别和通告行为，分别对应：all，default，lo
# configration for lvs
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
刷新配置文件
sysctl -p
增加一个网关，用于接收数据报文，当有请求到本机后，会交给lo去处理
route add -host 192.168.1.150 dev lo:1
将网关添加至开机启动
echo "route add -host 192.168.1.150 dev lo:1" >> /etc/rc.local
(4)使用ipvsadm配置集群规则
创建LVS节点，用户访问的集群调度者
ipvsadm -A -t 192.168.1.150:80 -s rr -p 5
-
-A：添加集群
-
-t：tcp协议ip地址：设定集群的访问
-
ip：也就是LVS的虚拟ip
-
-s：设置负载均衡的算法，
-
rr：表示轮询
-
-p：设置连接持久化的时间,在指定时间内同一个用户的请求会访问到同一个服务器中
创建多台RS真实服务器
ipvsadm -a -t 192.168.1.150:80 -r 192.168.1.171:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.1.150:80 -r 192.168.1.172:80 -g
-
-a：添加真实服务器
-
-t：tcp协议
-
-r：真实服务器的ip地址
-
-g：设定DR模式
保存到规则库，否则重启失效
ipvsadm -S
检查集群
#查看集群列表
ipvsadm -Ln
#查看集群状态
ipvsadm -Ln --stats
一些其他命令
# 重启ipvsadm，重启后需要重新配置 service ipvsadm restart # 查看持久化连接 ipvsadm -Ln --persistent-conn # 查看连接请求过期时间以及请求源ip和目标ip ipvsadm -Lnc # 设置tcp tcpfin udp 的过期时间（一般保持默认） ipvsadm --set 1 1 1 # 查看过期时间 ipvsadm -Ln --timeout
(5)访问虚拟ip，完成LVS搭建
附：LVS的负载均衡算法
(1)静态算法
静态：根据LVS本身自由的固定的算法分发用户请求。
-
轮询（Round Robin 简写’rr’）：轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都一样的，调度器会把所有的请求平均分配给每个真实服务器。（同Nginx的轮询）
-
加权轮询（Weight Round Robin 简写’wrr’）：安装权重比例分配用户请求。权重越高，被分配到处理的请求越多。（同Nginx的权重）
-
源地址散列（Source Hash 简写’sh’）：同一个用户ip的请求，会由同一个RS来处理。（同Nginx的ip_hash）
-
目标地址散列（Destination Hash 简写’dh’）：根据url的不同，请求到不同的RS。（同Nginx的url_hash）
(2)动态算法
动态：会根据流量的不同，或者服务器的压力不同来分配用户请求，这是动态计算的。
-
最小连接数（Least Connections 简写’lc’）：把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器。
-
加权最少连接数（Weight Least Connections 简写’wlc’）：服务器的处理性能用数值来代表，权重越大处理的请求越多。Real Server 有可能会存在性能上的差异，wlc动态获取不同服务器的负载状况，把请求分发到性能好并且比较空闲的服务器。
-
最短期望延迟（Shortest Expected Delay 简写’sed’）：特殊的wlc算法。举例阐述，假设有ABC三台服务器，权重分别为1、2、3 。如果使用wlc算法的话，当一个新请求进来，它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行如下运算：
-
-
A：（1+1）/1=2
-
-
B：（1+2）/2=3/2
-
C：（1+3）/3=4/3
最终结果，会把这个请求交给得出运算结果最小的服务器。最少队列调度（Never Queue 简写’nq’）：永不使用队列。如果有Real Server的连接数等于0，则直接把这个请求分配过去，不需要在排队等待运算了（sed运算）。
三、搭建Keepalived+Lvs+Nginx高可用集群负载均衡
如果原先服务器上配置了LVS+nginx需要清空ipvsadm中的配置
ipvsadm -C
如果配置了Keepalived+Nginx双主集群也需要去除掉Keepalived中原先的配置，按照的后文进行配置
(1)使用keepalived配置Master LVS
在LVS的机器上安装keepalived，安装过程参考上文
(1)修改keepalived的配置
global_defs {router_id keep_151
}
vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface ens33 virtual_router_id 41 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.150}
} #配置集群访问的ip+端口，端口和nginx保持一致
virtual_server 192.168.1.150 80{#健康检查的时间，单位：秒delay_loop 6#配置负载均衡的算法，默认的轮询lb_algo rr#设置LVS的模式 NAT|TUN|DRlb-kind DR#设置会话持久化的时间persistence_timeout 5#协议protocol TCP#配置负载均衡的真实服务器，也就是nginx节点的具体的ip地址real_server 192.168.1.171 80{#轮询权重配比weight 1#设置健康检查TCP_CHECK {#检查80端口connect_port 80#超时时间connect_timeout 2#重试次数nb_get_retry 2#重试间隔时间delay_before_retry 3}}real_server 192.168.1.171 80{weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 2nb_get_retry 2delay_before_retry 3}}
}
(2)启动/重启keepalived
systemctl restart keepalived
配置在备用机上
global_defs {router_id keep_152
}
vrrp_instance VI_1 { state BACKUPinterface ens33 virtual_router_id 41 priority 50 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.150}
} #配置集群访问的ip+端口，端口和nginx保持一致
virtual_server 192.168.1.150 80{#健康检查的时间，单位：秒delay_loop 6#配置负载均衡的算法，默认的轮询lb_algo rr#设置LVS的模式 NAT|TUN|DRlb-kind DR#设置会话持久化的时间persistence_timeout 5#协议protocol TCP#配置负载均衡的真实服务器，也就是nginx节点的具体的ip地址real_server 192.168.1.171 80{#轮询权重配比weight 1#设置健康检查TCP_CHECK {#检查80端口connect_port 80#超时时间connect_timeout 2#重试次数nb_get_retry 2#重试间隔时间delay_before_retry 3}}real_server 192.168.1.171 80{weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 2nb_get_retry 2delay_before_retry 3}}
}
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