Keepalive+LVS群集部署

一、Keepalive概述

keepalived 软件起初是专为 LVS 负载均衡软件设计的，用来管理并监控 LVS集群中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的 VRRP 功能。因此，keepalived 除了能够管理 LVS集群外，还可以为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）实现高可用。

keepalived 软件主要是通过 VRRP 协议实现高可用功能的。VRRP 是 Virtual Router Redundancy Protocol（虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP出现的目的就是为了解决静态路由单点故障的问题，它能够保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行。

所以，keepalived 一方面具有配置管理 LVS 的功能，同时还具有对 LVS 下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用。

1、什么是Keepalive

Keepalived是一款专为LVS和HA设计的一款健康检查工具：支持故障自动切换、支持节点健康状态检查。

VRRP工作方式：抢占式、非抢占式、延迟抢占式模式。

 2、Keepalive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。

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。

 3、Keepalive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。

4、Keepalived 服务重要功能 

 4.1 管理 LVS 负载均衡软件

Keepalived可以通过读取自身的配置文件，实现通过更底层的接口直接管理LVS的配置以及控制服务的启动，停止功能。

 4.2 支持故障自动切换

 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。

4.3  实现 LVS 负载调度器、节点服务器的高可用性（HA）

 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。

二、Keepalive脑裂及解决方法

1、Keepalive脑裂

主备调度器通过内网交换机连接，如果交换机挂了，则此时主调度器仍存活，但备份调度器收不到主调度器的VRRP信息，备调度器就会工作，两台调度器就会同时工作，出现脑裂现象。

主备调度器同时工作，如果web是无状态应用，那么客户端无论从哪一个调度器进行访问，页面内容相同。但如果是有状态应用，则两台调度器同时工作，会导致客户端显示的页面资源不一致。

2、脑裂原因

  • 高可用服务器对之间心跳线链路发生故障，导致无法正常通信。如心跳线坏了（包括断了，老化）
  • 因网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题（网卡直连）
  • 因心跳线间连接的设备故障（网卡及交换机）
  • 因仲裁的机器出问题（采用仲裁的方案）
  • 高可用服务器上开启了 iptables防火墙阻挡了心跳消息传输
  • Keepalived配置里同一 VRRP实例如果 virtual_router_id两端参数配置不一致也会导致裂脑问题发生。
  • vrrp实例名字不一致、优先级一致。

3、应对策略

  • 主备调度器多连一条线，即使交换机挂了，这两个还可以通信。
  • 通过第三方监控软件，当发现两台调度器同时工作，则杀掉主调度器。
  • 自己写一个脚本，例如crontab和while死循环执行，当监控到备调度器工作了，就杀掉主调度器的keepalived服务。
     

三.实验：搭建LVS+Keepalived 高可用集群

实验环境：

主keepalived服务器：192.168.79.210
备keepalived服务器：192.168.79.220
web1服务器：192.168.79.230
web2服务器：192.168.79.240    
vip：192.168.79.25
客户机：192.168.79.250

1、 配置负载调度器（主keepalived服务器：192.168.91.210）

############################ 配置Keepalived master服务器 #################################1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 02. #安装服务
yum install ipvsadm keepalived -y 3. #修改配置文件keeplived.conf
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_02router_id LVS_01
}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BACKUPstate 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
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，主为100，备为99priority 100advert_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 123123}virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址192.168.79.25}
}
--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 192.168.79.25 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 DRpersistence_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 192.168.79.230 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 192.168.79.240 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}
}
##删除后面多余的配置##4. #启动服务、查看虚拟网卡vip
systemctl start keepalived
ip addr show dev ens33	5. #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 = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 06. #刷新一下
sysctl -p############################# 配置ipvsadm #################################7. #配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service8. 
#清空ipvsadm，并做策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.79.25:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.79.25:80 -r 192.168.79.240:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.79.25:80 -r 192.168.79.230:80 -g9. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

 2、配置负载调度器（备keepalived服务器：192.168.91.220）

 配置与主服务器相似（以下内容需修改）

 3、配置节点服务器（web1服务器：192.168.79.230）

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 02. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is zhuo web1!4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.79.25
NETMASK=255.255.255.2555. #重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:06. #设置路由
route add -host 192.168.79.25 dev lo:0
route -n7. #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.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 28. #刷新proc参数
sysctl -p

 2、配置节点服务器（web1服务器：192.168.79.230）

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 02. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is zhuo web1!4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.79.25
NETMASK=255.255.255.2555. #重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:06. #设置路由
route add -host 192.168.79.25 dev lo:0
route -n7. #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.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 28. #刷新proc参数
sysctl -p

 3、配置节点服务器（web2服务器：192.168.79.240）

 配置与web1相似，不再进行解释 

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 02. #安装并开启httpd服务
yum -y install httpd
systemctl start httpd3. #配置站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is lmz web2!4. #配置虚拟vip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.79.25
NETMASK=255.255.255.2555. #重启网络服务，开启虚拟网卡
systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:06. #设置路由
route add -host 192.168.79.25 dev lo:0
route -n7. #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.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 28. #刷新proc参数
sysctl -p

测试验证：在客户机上测试（客户机：192.168.79.250）

 主keepalived服务器：192.168.79.210

备keepalived服务器：192.168.79.220  

 断开主keepalived服务器：192.168.79.210 

 备keepalived服务器：192.168.79.220 

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