ip_vs 的管理以及 keepalived + lvs 案例

ip_vs 的管理

ipvsadm 与 keepalived for lvs

在这里插入图片描述


ipvsadm 命令及参数介绍

部署和配置LVS服务会经常用到一些命令，如ipvsadm，可以使用“ipvsadm -help”命令查看使用帮助。

  • ipvsadm 命令的常用参数及其说明如下：

    # 添加虚拟服务器# 语法：ipvsadm -A [-t|u|f] [vip_addr:port] [-s:指定算法]--add-service, -A ：增加虚拟vip服务--edit-service, -E ：修改虚拟vip服务--tcp-service, -t service-address ：TCP协议，service-address为host[:port]--udp-service, -u  service-address ：UDP协议--fwmark-service, -f fwmark ：防火墙标记，fwmark 是一个大于零的整数--scheduler, -s scheduler ：指定调度算法(rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq)，缺省默认 wlc--delete-service, -D ：删除虚拟vip服务
# 添加|编辑虚拟vip服务
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] [--pe persistence_engine] [-b sched-flags]# 参数：--add-service, -A ：增加虚拟vip服务--edit-service, -E ：修改虚拟vip服务--tcp-service, -t service-address ：TCP协议。service-address为host[:port]--udp-service, -u service-address ：UDP协议--fwmark-service, -f fwmark ：防火墙标记，fwmark 是一个大于零的整数--scheduler, -s scheduler ：指定调度算法(rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq)，缺省默认 wlc 
# 删除虚拟vip服务
ipvsadm -D -t|u|f service-address--delete-service, -D# 添加|编辑真实主机
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [options]--add-server, -a ：添加真实主机--edit-server, -e ：修改真实主机配置--tcp-service, -t service-address ：TCP协议。service-address为host[:port]--udp-service, -u service-address ：UDP协议--fwmark-service, -f fwmark ：防火墙标记，fwmark 是一个大于零的整数--real-server, -r ：指定后端realserver的IP--gatewaying, -g ：DR模式--ipip, -i ：TUN模式--masquerading, -m ：NAT模式--weight, -w ：指定权重
# 删除真实主机
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address--delete-server, -d ：删除真实主机配置# 查看当前集群信息
ipvsadm -ln--list, -L|-l ：显示详细列表信息#  以下选项用于list命令--numeric, -n ：不对ip地址进行dns查询，以数字形式输出信息--connection, -c ：列出当前的IPVS连接。--timeout ：列出超时--daemon ：列出进程--stats ：状态信息--rate ：传输速率--thresholds ：列出阈值--persistent-conn ：坚持连接--sor ：把列表排序--nosort ：不排序--exact ：单位# 清空所有记录
ipvsadm -C--clear, -C ：清空所有记录
# 从stdin恢复规则
ipvsadm -R--restore, -R
# 将规则保存到stdout
ipvsadm -S [-n]--save, -S
# 显示详细列表信息
ipvsadm -L|l [options]--list, -L|-l
# 一个服务或所有服务中的计数器归零
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]--zero, -Z
# 设置连接超时值，单位s
ipvsadm --set tcp_time tcpfin_time udp_time
# 启动连接同步守护进程
ipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface] [--syncid sid]
# 停止连接同步守护进程
ipvsadm --stop-daemon state
# 查看帮助
ipvsadm -h

  • lvs 进程相关命令：

    # 查看下内核是否有加载 lvs
lsmod | grep ip_vs
# 加载ip_vs模块
modprobe ip_vs
# 查看ip_vs版本信息
cat /proc/net/ip_vs# 安装 ipvsadm
yum -y install ipvsadm

案例

keepalived 通过配置文件管理 ip_vs

环境说明

  • LVS 给两台 nginx 做负载均衡
  • keepalived 做 lvs 高可用，同时做 Real-Server 健康检查，如果发现 Real-Server 的端口没开，就认为故障,从集群中剔除
  • 在 keepalived 配置文件内就能配置 LVS
主机名IP地址作用
lb01192.168.60.111lvs-master
lb02192.168.60.112lvs-backup
realserver-1192.168.60.121nginx
realserver-2192.168.60.122nginx
192.168.60.200VIP

主备服务器系统配置

主备服务器共同操作：

  • 安装所需应用，加载系统内核 ip_vs 模块

    ### 关闭firewalld防火墙
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
### 关闭selinux防火墙
[root@localhost ~]# setenforce 0
### 安装所需应用
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm keepalived
### 加载ip_vs模块
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
### 查看ip_vs版本信息
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

  • 编写 lvs 健康检查脚本

    vi /usr/libexec/keepalived/lvs_check.sh

    脚本内容：

    #!/bin/baship=$(hostname -I | awk '{print $1}')
dt=$(date +'%Y%m%d %H:%M:%S')
echo "$0--${ip}--${dt}" >> /tmp/kp.log# 检查 LVS 的状态
if [ -e /proc/net/ip_vs ]; thenif [[ $(cat /proc/net/ip_vs | grep TCP) != '' ]];then exit 0		# 正常状态else echo "${ip}--${dt}: LVS is not running. Take necessary actions" >> /tmp/kp.logexit 1		# 异常状态fi
else echo "${ip}--${dt}: LVS is not running. Take necessary actions" >> /tmp/kp.logexit 1
fi

    给脚本加执行权限

    chmod +x /usr/libexec/keepalived/lvs_check.sh

主服务器 keepalived 配置文件

[root@localhost ~]#cd /etc/keepalived/           #配置文件存放目录
[root@localhost keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak   #备份一份配置文件
[root@localhost keepalived]# vi keepalived.conf
......
global_defs {			### 定义全局参数smtp_server 127.0.0.1       ### 修改，邮件服务指向本地smtp_connect_timeout 30     ### 连接超时时间router_id LVS_01          	### 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#vrrp_skip_check_adv_addr    ### 这四行注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接#vrrp_strict#vrrp_garp_interval 0#vrrp_gna_interval 0
}
# 定义 lvs 健康检查脚本
vrrp_script lvs_check {script "/usr/libexec/keepalived/lvs_check.sh"interval 1
}vrrp_instance VI_1 {			### 定义VRRP热备实例参数state MASTER            	### 修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUPinterface ens33         	### 修改，指定承载vip地址的物理接口virtual_router_id 10    	### 修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致	#nopreempt					### 如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置 nopreemptpriority 100         		### 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90advert_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auth_pass abc123    	### 修改，指定验证密码，主备服务器保持一致}virtual_ipaddress {			### 指定群集vip地址192.168.60.200}# 调用 lvs 健康检查脚本track_script {lvs_check}
}################## LVS配置 ##############            
# 添加虚拟服务器
# 相当于 ipvsadm -A -t 192.168.60.200:8080 -s wrr
virtual_server 192.168.60.200 8080 {  ### 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)lb_kind DR       				### 修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)persistence_timeout 0			### 连接保持时间(秒)protocol TCP					### 应用服务采用的是 TCP协议# 添加后端realserver# 相当于 ipvsadm -a -t 192.168.0.100:8080 -r 192.168.60.121:8080 -w 1real_server 192.168.60.121 8080 {  ### 修改，指定第一个真实的物理节点的地址、端口weight 1					# 节点的权重	TCP_CHECK {                 ### 使用 TCP_CHECK 健康检查方式connect_port 8080		# 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 192.168.60.122 8080 {	# 添加第二个真实的物理节点的地址、端口weight 1TCP_CHECK {connect_port 8080connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}
}

备服务器 keepalived 配置文件

[root@localhost ~]#cd /etc/keepalived/           #配置文件存放目录
[root@localhost keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.conf.bak   #备份一份配置文件
[root@localhost keepalived]# vim keepalived.conf
......
global_defs {smtp_server 127.0.0.1 smtp_connect_timeout 30router_id LVS_02
}vrrp_script lvs_check {script "/usr/libexec/keepalived/lvs_check.sh"interval 1
}vrrp_instance VI_1 {state BACKUP interface ens33  virtual_router_id 10  	#nopreempt		priority 90    advert_int 1	authentication {	auth_type PASS			auth_pass abc123    	}virtual_ipaddress {			192.168.60.200}track_script {lvs_check}
}virtual_server 192.168.60.200 8080 { delay_loop 6					lb_algo rr						lb_kind DR    persistence_timeout 0			protocol TCP					real_server 192.168.60.121 8080 {  weight 1					TCP_CHECK {                 connect_port 8080		connect_timeout 3		nb_get_retry 3			delay_before_retry 3	}}real_server 192.168.60.122 8080 {weight 1TCP_CHECK {connect_port 8080connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}
}

启动 keepalived

  • 修改过配置文件之后，主备服务器重启 keepalived 服务

    systemctl restart keepalived

  • 使用 ip add 命令检查 vip 是否生成

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

  • 查看 lvs

    真实服务器的服务启动，lvs 就会添加规则；服务一关闭，lvs 就会去掉规则

    [root@lvs1 keepalived]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.60.200:8080 wrr-> 192.168.60.121:8080           Route   1      0          0         -> 192.168.60.122:8080           Route   1      0          0

  • 修改 lvs 的超时时间

    # 查看 lvs 的超时时间
[root@DR1 keepalived]# ipvsadm -L --timeout
Timeout (tcp tcpfin udp): 900 120 300

    900 120 300 这三个数值分别是 TCP TCPFIN UDP 的默认超时时间，也就是说一条 tcp 的连接经过 lvs 后，lvs 会把这台记录保存15 分钟。因为这个时间比较长，所以如果不做修改的话，在使用浏览器测试 lvs 的 dr 轮询效果时会发现轮询现象并没有发生，测试时可以将此数值调整小（单位是 秒）

    [root@DR1 ~]# ipvsadm --set 1 2 1

    注意：lvs 超时时间虽然调小了，但依然是 秒 级别的，浏览器连续点击不会实现连续跳转，至少需隔 1 秒再点才会出现跳转


真实服务器部署 nginx

  1. 安装软件

    # 安装nginx以及拓展源
yum install epel-release -y
yum install -y nginx

  2. Nginx 配置 web 站点

    #web1
[root@nginx1 ~]# vi /etc/nginx/conf.d/web.conf 
server{listen 8080;root         /usr/share/nginx/html;index test.html;
}[root@nginx1 ~]# echo "<h1>This is web1</h1>"  > /usr/share/nginx/html/test.html

    #web2
[root@nginx2 ~]# vi /etc/nginx/conf.d/web.conf 
server{listen 8080;root         /usr/share/nginx/html;index test.html;
}[root@nginx2 ~]# echo "<h1>This is web2</h1>"  > /usr/share/nginx/html/test.html

  3. 启动 Nginx

    nginx -t
nginx

真实服务器绑定 VIP

  • 编写脚本

    vi rs.sh

    脚本内容

    #!/bin/bash
#description: Config realserver
VIP=192.168.60.200
netmask=255.255.255.255#/etc/rc.d/init.d/functionscase "$1" in
start)# 添加 vip 到循环网卡（临时生效）ip addr add $VIP brd $netmask dev lo label lo:0# 添加 vip 到路由（临时生效）ip route add $VIP dev lo:0# 设置真实服务器的lo接口不做ARP应答，使得各个接口只对本接口上的地址进行响应#echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore#echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announceecho "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignoreecho "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announcesysctl -p >/dev/null 2>&1echo "RealServer Start OK";;
stop)ip addr del $VIP brd $netmask dev lo label lo:0ip route del $VIP dev lo:0#echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore#echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announceecho "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignoreecho "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announceecho "RealServer Stoped";;
*)echo "Usage: $0 {start|stop}"exit 1
esacexit 0

  • 执行脚本

    sh rs.sh start

拓展

  • 永久绑定 VIP

    [root@web02 network-scripts]# cd /etc/sysconfig/network-scripts
[root@web02 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:1
[root@web02 network-scripts]# vi ifcfg-lo:1
DEVICE=lo:1
IPADDR=192.168.245.166
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
NAME=loopback

  • 抑制 arp 解析

    #方法1：
cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2
#net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1
#net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
EOFsysctl -p#方法2：
#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

    注：

    • arp_ignore 为 1 时：只响应目的 IP 地址为接收网卡上的本地地址的 arp 请求

    • arp_announce 为 2 时：只向该网卡回应与该网段匹配的 ARP 报文

    • 回环网卡 lo 和网卡 ens33 是物理隔离的，不在一个网段，在回环网卡上加一个 IP，默认设置下（net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=0）是不会把回应 ens33 所在局域网的arp广播的。

      所以 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1 和 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce=1 实际是无效设置。

    • net.ipv4.conf.all.arp_announce 参数也可以不设置，应为在这个架构中真实服务器不发 arp 广播，只接收和回应 arp 广播。


验证

  • 在非 keepalived master 主机（即拿到 vip 的主机）使用 curl 命令测试，而是在其他主机或者用浏览器测试
  • 注意：lvs 应对高并发负载均衡，访问是比较少时，并不能像 nginx 那样 1:1 轮询。在浏览器连续点击不会实现连续跳转，需隔 lvs 的超时时间再点才会出现跳转

参考

  • LVS的介绍与使用
  • LVS详解
  • LVS+Keepalived
  • [LVS+Keepalived 构造高可用负载均衡集群](

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