1、简介
LVS+Keepalived 能实现的功能:利用 LVS 控制器主备模式避免单点故障以及自动删除故障 WEB 服务器结点并当它恢复后再自动添加到群集中。
拓扑图:

2、系统环境
系统平台:RHEL6.4
硬件平台:dell R720*4
硬件参数:cpu(e5-2609)两颗;内存 32G;磁盘 600G*6;RAID 5 ;双电源
LVS 版本:ipvsadm-1.25
Keepalived 版本:keepalived-1.2.7
3、IP 地址规划:
VIP:111.13.6.77
LVS-MASTER:111.13.6.75
LVS-BACKUP:111.13.6.76
WEB1:111.13.6.73
WEB2:111.13.6.74
这些 IP 地址根据实际情况而定
4、安装及配置 keepalived
1)下载源码包并在两台 LVS 服务器上进行编译安装
#wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.7.tar.gz
[root@LVS-MASTER ~]# tar
-zxvf keepalived-1.2.7.tar.gz
[root@LVS-MASTER ~]# cd keepalived-1.2.7
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# ./configure
省略......
checking for gcc... no
checking for cc... No
checking for cc... no
checking for cl... no
configure: error: no acceptable C compiler found in $PATH
See `config.log' for more details.
如果出现上面的提示说明缺少 gcc 编译工具,执行下面命令进行安装:
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# yum install gcc -y
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# ./configure
省略....
checking for sys/ioctl.h... yes
checking sys/time.h usability... yes
checking sys/time.h presence... yes
checking for sys/time.h... yes
checking openssl/ssl.h usability... no
checking openssl/ssl.h presence... no
checking for openssl/ssl.h... no
configure: error:
!!! OpenSSL is not properly installed on your system. !!!
!!! Can not include OpenSSL headers files.
!!!
如果出现上面的提示说明缺少 openssl-devel 包,安装软件包如下:
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# yum install openssl-devel -y
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# ./configure
省略....
checking for openssl/md5.h... yes
checking openssl/err.h usability... yes
checking openssl/err.h presence... yes
checking for openssl/err.h... yes
checking for MD5_Init in -lcrypto... yes
checking for SSL_CTX_new in -lssl... yes
checking for poptGetContext in -lpopt... no
configure: error: Popt libraries is required
如果出现上面提示说明缺少 popt-devel 包,安装软件包如下:
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# yum install popt-devel -y
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# ./configure
config.status: creating Makefile
config.status: creating genhash/Makefile
config.status: creating keepalived/core/Makefile
config.status: creating keepalived/include/config.h
config.status: creating keepalived.spec
config.status: creating keepalived/Makefile
config.status: creating lib/Makefile
config.status: creating keepalived/vrrp/Makefile
Keepalived configuration
------------------------
Keepalived version
Compiler
: 1.2.7
: gcc
Compiler flags
: -g -O2
Extra Lib : -lpopt -lssl -lcrypto
Use IPVS Framework : No
IPVS sync daemon support : No
Use VRRP Framework : Yes
Use LinkWatch : No
Use Debug flags
: No
如果出现上面信息说明编译环境检查成功,编译命令如下:
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# yum install make -y
[root@LVS-MASTER keepalived-1.2.7]# make && make install
################ 将 keepalived 做成启动服务 #################
[root@LVS-MASTER ~]#cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/
[root@LVS-MASTER ~]#cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
[root@LVS-MASTER ~]#mkdir /etc/keepalived
[root@LVS-MASTER ~]#cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/[root@LVS-MASTER ~]# cp /usr/local/sbin/keepalived   /usr/sbin/

[root@LVS-MASTER ~]# /etc/init.d/keepalived start
正在启动 keepalived:                                                                 [确定]
[root@LVS-MASTER ~]# chkconfig --add keepalived
[root@LVS-MASTER ~]# chkconfig keepalived on
[root@LVS-MASTER ~]# cd /etc/keepalived/
[root@LVS-MASTER keepalived]# vim keepalived.conf
2)Keepalived 主节点配置如下,红色表示需要配置项:
##################### LVS-MASTER ####################
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
renlifeng@redflag-linux.com      #指定 keepalived 在发生切换时需要发
                                                     送 email 到的对象,一行一个。
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc     #指定发件人
smtp_server 127.0.0.1 #指定 smtp 服务器地址
smtp_connect_timeout 30 #指定 smtp 连接超时时间
router_id LVS_DEVEL #运行 keepalived 机器的一个标识
}
vrrp_instance VI_1 {    #监控多个网段的实例

state MASTER             #指定那个为 master,那个为 backup,如果设置了
                                     nopreempt 这个值不起作用,主备靠 priority 决定
interface eth0            #设置实例绑定的网卡
virtual_router_id 51
priority 100               #优先级,高优先级竟先为 master
advert_int 1               #检查间隔,默认为 1 秒
authentication {        #设置认证
auth_type PASS         #认证方式
auth_pass 1111         #认证密码
}
virtual_ipaddress {    #设置 VIP
111.13.6.77
}
}
virtual_server 111.13.6.77 80 {
delay_loop 6            #健康检查时间间隔
lb_algo rr                 #LVS 调度算法 rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
lb_kind DR               #负载均衡转发规则 NAT|DR|TUN,默认为 NAT
persistence_timeout 50     #会话保持时间
protocol TCP                      #使用的协议
real_server 111.13.6.73 80 {            #真实服务器 IP 地址和端口

weight 3                #权重 默认为 1,0 为失效
TCP_CHECK {
connect_timeout 10     #连接超时时间

nb_get_retry 3              #重试次数

delay_before_retry 3     #重试时间间隔

connect_port 80             #健康检查的端口

}
}


real_server 111.13.6.74  80 {
weight 3
TCP_CHECK {
connect_timeout 10
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
######################### END ########################
3)Keepalived 备节点配置如下,红色表示配置项,蓝色表示与 MASTER 不同之处:
########################### BACKUP#########################
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
renlifeng@redflag-linux.com        #指定 keepalived 在发生切换时需要发
                                                       送 email 到的对象,一行一个。
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc   #指定发件人smtp_server 127.0.0.1          #指定 smtp 服务器地址
smtp_connect_timeout 30    #指定 smtp 连接超时时间
router_id LVS_DEVEL            #运行 keepalived 机器的一个标识
}
vrrp_instance VI_1 {              #监控多个网段的实例

state BACKUP                      #指定那个为 master,那个为 backup,如果设置了
                                              nopreempt 这个值不起作用,主备靠 priority 决定
interface eth0           #设置实例绑定的网卡
virtual_router_id 51
priority 99                  #优先级,高优先级竟先为 master
advert_int 1               #检查间隔,默认为 1 秒
authentication {         #设置认证
auth_type PASS          #认证方式
auth_pass 1111          #认证密码
}
virtual_ipaddress {     #设置 VIP
111.13.6.77
}
}
virtual_server 111.13.6.77 80 {
delay_loop 6             #健康检查时间间隔
lb_algo rr                  #LVS 调度算法 rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
lb_kind DR                #负载均衡转发规则 NAT|DR|TUN,默认为 NAT
persistence_timeout 50    #会话保持时间(同一 IP 的连接 50 秒内被分配到同一台 realserver)
protocol TCP             #使用的协议

real_server  111.13.6.73 80 {   #真实服务器 IP 地址和端口

weight 3            #权重 默认为 1,0 为失效
TCP_CHECK {
connect_timeout 10         #连接超时时间

nb_get_retry 3                 #重试次数

delay_before_retry 3       #重试时间间隔

connect_port 80              #健康检查的端口

}
}
real_server
111.13.6.74 80 {
weight 3
TCP_CHECK {
connect_timeout 10
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
######################### END #########################
5、安装及配置 LVS(DR)
1)安装 ipvsadm
[root@LVS-MASTER ~]# yum install ipvsadm -y
2)分别在 LVS-MASTER 和 LVS-BACKUP 上执行 director.sh 脚本,脚本内容如下:
[root@LVS-MASTER ~]# cat director.sh
#!/bin/bash
VIP=111.13.6.77
RIP1=111.13.6.73
RIP2=111.13.6.74
# Open IP Forwarding
echo "1"> /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
#ifconfig eth0 172.16.86.167 netmask 255.255.248.0 up
ifconfig eth0:0 $VIP netmask 255.255.255.0 broadcast $VIP up
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t $VIP:80 -s rr
ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP1 -g -w 1
ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP2 -g -w 1
service   ipvsadm  save
[root@LVS-MASTER ~]#
3)在两台 WEB Server 服务器上执行 realserver.sh 脚本,为 lo:0 绑定 VIP 地址111.13.6.77,抑制 ARP 广播,脚本内容如下:
[root@WEB1 ~]# cat realserver.sh
#!/bin/bash
#description: Config realserver
VIP=111.13.6.77
#/etc/rc.d/init.d/functions
case "$1" in
start)
/sbin/ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
/sbin/route add -host $VIP dev lo:0
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
sysctl -p >/dev/null 2>&1
echo "RealServer Start OK"
;;
stop)
/sbin/ifconfig lo:0 down
/sbin/route del $VIP >/dev/null 2>&1
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
echo "RealServer Stoped"
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop}"
    exit 1
esac
exit 0
[root@WEB1 ~]# sh   realserver.sh   start           启动命令
6、重启两台 LVS 服务器的 keepalived 服务并做相关测试
1)重启 keepalived 服务
[root@LVS-SERVER ~]# /etc/init.d/keepalived   restart
停止 keepalived:                                             [确定]
正在启动 keepalived:                                       [确定]
2)通过浏览器访问页面,查看 LVS-MASTER 状态
[root@LVS-MASTER ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port
Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP
111.13.6.77:80 rr persistent 50
-> 111.13.6.73:80 Route 3 0 15
-> 111.13.6.74:80 Route 3 0 15
3)通过浏览器访问页面,查看 LVS-BACKUP 状态
[root@LVS-BACKUP ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port
TCP
Forward Weight ActiveConn InActConn
111.13.6.77:80 rr persistent 50
-> 111.13.6.73:80 Route 3 0 0
-> 111.13.6.74:80 Route 3 0 0
通过对比发现在 MASTER 上有数据包,在 BACKUP 上没有任何数据包
4)接下来做高可用性测试和故障切换测试
##################### 高可用性测试 #################
模拟故障, 将LVS-MASTER 上的 keepalived 服务停掉,然后观察 LVS-BACKUP上的日志,内容如下:
[root@LVS-BACKUP ~]# tail -0f /var/log/messages
Aug 16 18:47:46 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
Transition to MASTER STATE
Aug 16 18:47:47 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
Entering MASTER STATE
Aug 16 18:47:47 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1) setting
protocol VIPs.
Aug 16 18:47:47 LVS-BACKUP Keepalived_healthcheckers[2060]: Netlink reflector
reports IP 172.16.86.164 added
Aug 16 18:47:47 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
Sending gratuitous ARPs on eth0 for 111.13.6.77
Aug 16 18:47:52 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
Sending gratuitous ARPs on eth0 for 111.13.6.77
从日志中可知,主机出现故障后,备机立刻检测到,此时备机变为 MASTER 角色,并且接管了主机的虚拟 IP 资源,最后将虚拟 IP 绑定到 eth0 设备上。
将 LVS-MASTER 上的 keepalived 服务开启后,LVS-BACKUP 的日志状态:
[root@LVS-BACKUP ~]# tail -0f /var/log/messages
Aug 16 18:57:34 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
Received higher prio advert
Aug 16 18:57:34 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
Entering BACKUP STATE
Aug 16 18:57:34 LVS-BACKUP Keepalived_vrrp[2061]: VRRP_Instance(VI_1)
removing protocol VIPs.
Aug 16 18:57:34 LVS-BACKUP Keepalived_healthcheckers[2060]: Netlink reflector
reports IP 111.13.6.77 removed
从日志可知,备机在检测到主机重新恢复正常后,释放了虚拟 IP 资源重新成为BACKUP 角色。
#################### 故障切换测试 ##################
故障切换是测试当某个节点出现故障后,keepalived 监控模块是否能及时发现然后屏蔽故障节点,同时将服务器转移到正常节点来执行。
将 WEB2 节点停掉,假设这个节点出现故障,然后查看主、备机日志信息如下:
[root@LVS-MASTER ~]# tail -0f /var/log/messages
Aug 16 19:10:02 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[2060]: TCP connection to
[111.13.6.74]:80 failed !!!
Aug 16 19:10:02 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[2060]: Removing service
[111.13.6.74]:80 from VS [111.13.6.77]:80
Aug 16 19:10:02 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[2060]: Remote SMTP
server [127.0.0.1]:25 connected.
Aug 16 19:10:03 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[2060]: SMTP alert
successfully sent.
[root@LVS-BACKUP ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port
TCP
Forward Weight ActiveConn InActConn
111.13.6.77:80 rr persistent 50
-> 111.13.6.73:80     Route   3        0        0
从以上信息可以看出,keeplived 监控模块检测到 111.13.6.74 这台主机出现故障后, 将WEB2 从集群中踢除出去,此时访问 http://111.13.6.77 就只能访问到 WEB1的内容了。
重新启动 WEB2 节点的服务,日志信息如下:
[root@LVS-MASTER sbin]# tail -0f /var/log/messages
Aug 16 20:11:48 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[3230]: TCP connection to
[111.13.6.74]:80 success.
Aug 16 20:11:48 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[3230]: Adding service
[111.13.6.74]:80 to VS [111.13.6.77]:80
Aug 16 20:11:48 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[3230]: Remote SMTP
server [127.0.0.1]:25 connected.
Aug 16 20:11:49 LVS-MASTER Keepalived_healthcheckers[3230]: SMTP alert
successfully sent.
[root@director1 ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port
TCP
Forward Weight ActiveConn InActConn
111.13.6.77:80 rr persistent 50
-> 111.13.6.73:80 Route 3 0 0
-> 111.13.6.74:80 Route 3 0 0
当 keepalived 监控模块检测到 111.13.6.74 这台主机恢复正常后,又将此节点加入集群中,再次访问就可以访问到 WEB2 页面了。
注意:
如果在 keepalived 配置文件中设置了 persistence_timeout 后,你通过 ipvsadm -L -n命令时会发现一直连接着某个 realserver,而不是平均分配资源,其实就是因为persistence_timeout 这个参数的导致的。具体解释如下:
Keepalived 的 tcp 长连接问题(persistence_timeout)虽然应用 keepalived 搞定了后端服务负载均衡和高可用性问题,但是在具体应用的时候,还是要注意很多问题。很多应用都用 tcp 或者 http 的长连接,因为建立tcp 连接或者 http 连接开销比较大,而应用端其实是需要频繁跟 server 端通讯的,这时候保持长连接无疑是非常合适的。
LVS 的设置:
查看命令是 ipvsadm --list --timeout 比如我的机器就会返回如下结果:
Timeout (tcp tcpfin udp): 900 120 300
这就表明我的 tcp session 的 timeout 时间是 900 秒。
设置 timeout:
#ipvsadm   --set   7200 120   300
这个值如果设置太小,你的 client 将收到 connection reset by peer 此类的错误提示。
Keepalived 的配置:
就是 virtual_server 的 persistence_timeout,意思就是在一定时间内会有来自同一用户(根据 IP 来判断的)route 到同一个 realserver。对于长连接类的应用,你肯定需要这么做。配置值最好跟 LVS 的配置的 timeout 一致。