高可用集群之keepalived+lvs实战

keepalived简介

lvs在我之前的博客《高负载集群实战之lvs负载均衡-技术流ken》中已经进行了详细的介绍和应用，在这里就不再赘述。这篇博文将把lvs与keepalived相结合使用，在实际工作中搭建高可用，高负载，高性能的服务器集群。

“Keepalived的作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。”

keepalived的主要功能

1. healthcheck

检查后端节点是否正常工作

如果发现后端节点异常，就将该异常节点从调度规则中删除；

如果发现后端的异常节点恢复正常了，就将该节点重新加入到调度规则中；

2. failover

是对调度器的主节点做健康检测。

将备用节点升级为主节点

接管主节点上的资源（vip、lvs规则）

keepalived实现故障切换的原理

1.keepalived是基于vrrp写于实现的故障切换

2.正常情况下，主节点会每隔一段时间向备节点发送一个心跳信息，这个就是告诉备节点自己正常

当主节点发生故障，那么备节点无法接收都心跳信息，就认定主节点故障，那么就会接收主节点的业务和资源（包括vip）

当主节点又恢复的时候，那么备节点释放所接收到资源和业务

简单说说vrrp协议

1. VRRP（(Virtual Router Redundancy Protocol），虚拟路由冗余协议，为了解决静态路由的单点故障问题

2. VRRP的工作机制是基于竞选机制选择一个路由来完成任务处理

3. VRRP协议是通过发送多播数据包实现竞选的（Multicat）

4. 竞选出来主节点会一直发送广播包，backup节点一直监听这些广播包（处于监听状态）

5. 当备用节点无法接收到广播包的是时候，就会重新进行竞选，选出一个新的节点作为主节点

keepalived可以完成如下工作

1. 自动生成vip（vip给用户提供服务）

2. 自动配置lvs规则

3. 可以实现各种服务的高可用

4. failover的时候，做vip的漂移

keepalived的配置文件

第一段：global_defs，全局配置段
    global_defs {
       notification_email {
               237745635@qq.com
       }
       notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
       smtp_server 192.168.200.1
       smtp_connect_timeout 30
       router_id id1        <<< 当前主机的ID值，这个值必须是唯一的
    }


第二段：vrrp_instance，实例配置段（虚拟服务段）
    【该段是定义虚拟服务的vip等信息】
    vrrp_instance VI_1 {       <<< 指定实例的名称
        state MASTER           <<< 指定节点的状态，MASTER表示主，BACKUP表示备用节点
        interface eth0         <<< 指定将VIP绑定在哪个网卡上
        virtual_router_id 51   <<< 虚拟路由ID，用于标识哪些个节点是一组，同一组的主机的虚拟id需要相同
        priority 100           <<< 指定该节点的优先级（主这节点的优先级大于备节点）
        advert_int 1           <<< 指定备节点在几秒之内没有接收到主节点的心跳信息，就接管其业务和资源
        authentication {       <<< 指定keepalived集群中各个主备节点做认证的方式
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
        virtual_ipaddress {   <<< 指定用于提供服务的ip地址（也就是VIP）
            10.220.5.233
        }
    }

第三段：virtual_server，虚拟主机配置段
    【该段主要是给lvs来用，用来定义后端RS节点】
    virtual_server 10.220.5.222 80 {    #指定实例对应的VIP
        delay_loop 6                    # 对后端节点做健康检查的时间间隔       
        lb_algo rr                      # 指定负载均衡调度算法
        lb_kind DR                      # 指定所使用的lvs模型
        nat_mask 255.255.255.0    
        persistence_timeout 50          # 同一IP的请求50秒内被分配到同一台真实主机
        protocol TCP                    # 用TCP协议对真实节点做健康检查

        real_server 10.220.5.190 80 {   # 指定一台真实服务器的IP和端口
            weight 1                    # 设置权重
            TCP_CHECK {                 # 用建立tcp连接的方式做健康检测
                connect_timeout 10      # 设置建立tcp连接的超时时间
                delay_before_retry 3    # 超时后多久重试
                nb_get_retry 3          # 重试次数
                connect_port 80         # 健康检查使用的端口号
            }
        }

real_server 10.220.5.191 80 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
        connect_timeout 10
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
    }
}
    }

修改配置文件需要注意的问题

1. 实例可以有一个，也可以有多个

2. 单实例中必须相同的配置

vrrp_instance VI_1

virtual_router_id 51

auth_type PASS

auth_pass 1111

virtual_ipaddress

3. 单实例中必须不相同的配置

router_id id1

state MASTER

priority 100

指定日志保存方式和位置

1. 修改keepalived的配置

    [root@ken ~]# cat /etc/sysconfig/keepalived 
    # Options for keepalived. See `keepalived --help' output and keepalived(8) and
    # keepalived.conf(5) man pages for a list of all options. Here are the most
    # common ones :
    #
    # --vrrp               -P    Only run with VRRP subsystem.
    # --check              -C    Only run with Health-checker subsystem.
    # --dont-release-vrrp  -V    Dont remove VRRP VIPs & VROUTEs on daemon stop.
    # --dont-release-ipvs  -I    Dont remove IPVS topology on daemon stop.
    # --dump-conf          -d    Dump the configuration data.
    # --log-detail         -D    Detailed log messages.
    # --log-facility       -S    0-7 Set local syslog facility (default=LOG_DAEMON)
    #

    KEEPALIVED_OPTIONS="-D -d -S 0"
    #KEEPALIVED_OPTIONS="-D"

2. 修改系统日志配置文件
    [root@ken ~]# echo "local0.*             /var/log/ka.log" >>/etc/rsyslog.conf 

3. 重启服务
    [root@ken ~]# systemctl restart rsyslog 
    [root@ken ~]# systemctl restart keepalived 

日志
    级别：指定触发日志的事件的重要等级
    日志设施：指定将日志记录在什么位置

keepalived对RS做健康检查的方式

    1. HTTP_GET：向后端的RS发送http请求，如果请求成功，说明后端节点正常（RS是web服务的时候比较常用）
    2. TCP：尝试与后端RS建立TCP连接，如果成功，说明后端节点正常
        【仅仅是检查RS系统是否正常工作，不能检查具体的业务】
    3. SMTP：对邮件服务器做健康检测
    4. MISC：通过脚本的方式实现健康检测


    TCP健康检测方式举例
        TCP_CHECK {                  # 通过TcpCheck判断RealServer的健康状态
            connect_timeout 10    # 连接超时时间
            nb_get_retry 3        # 重连次数
            delay_before_retry 3  # 重连时间间隔
            connect_port 80       # 检测端口
        }


    HTTP_GET健康检测方式举例
        HTTP_GET {
            url {
                path check/t.html     # 检查的uri地址
                digest 1362a91278f0   # 用keepalived自带的genhash生成,genhash -s 192.168.64.8 -p 80 
-u http://192.168.64.8/index.html

            connect_timeout 3         # 链接超时时间
            nb_get_retry 3            # 重连次数
            delay_before_retry 3      # 重连时间间隔
            connect_port 6500         # 检测端口
        }

    MISC健康检测方式举例
        MISC_CHECK {
            misc_path "/tmp/check.sh http://1.2.3.4:80/c/200.jsp"    
            # 调用外部程序或者脚本的路径和参数

            misc_timeout 10   
            # 脚本执行的超时时间

            misc_dynamic      
            # 动态权重标志。
            # 脚本返回0 则检测成功，权重不变
            # 返回1表示失败，权重设置为0
        }

keepalsived+lvs服务器集群实战

1.环境准备

centos7.5

VIP:172.20.10.11/28

客户端IP:172.20.10.3/28

KEEPALIVED+LVS1服务器端IP:172.20.10.2/28

KEEPALIVED+LVS2服务器端IP:172.20.10.5/28

WEB1服务器端IP:172.20.10.8/28

WEB2服务器端IP:172.20.10.9/28

2.关闭安全服务

[root@ken ~]# setenforce 0
[root@ken ~]# systemctl stop firewalld
[root@ken ~]# iptables -F

 

3.配置KEEPALIVED+LVS1服务器端

相当的服务器配置需要保持相同。接下来的配置你需要配置两遍，即在每个服务端都需要配置一遍。

 

安装ipvsadm

[root@ken ~]# yum install ipvsadm -y

 

安装keepalived

[root@ken ~]# yum install keepalived -y

 

配置主服务器端keepalived

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id id1
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.20.10.11/28
    }
}

virtual_server 172.20.10.11 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 172.20.10.8 80 {
weight 1
            TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.20.10.9 80 {
        weight 1
            TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

配置好之后可以把这个文件使用scp传输到另外一台服务器上面

[root@ken ~]# scp /etc/keepalived/keepalived.conf 172.20.10.5:/etc/keepalived/keepalived.conf 
root@172.20.10.5's password: 
keepalived.conf                                                                        100% 1116   669.7KB/s   00:00

 

配置从服务器端keepalived

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id id2
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
                     interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.20.10.11/28
    }
}

virtual_server 172.20.10.11 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 172.20.10.8 80 {
                           weight 1
            TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.20.10.9 80 {
        weight 1
            TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

4.重启keepalived

[root@ken ~]# systemctl restart keepalied

 

5.检查ipvsadm

[root@ken ~]# ipvsadm -L -n --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes
  -> RemoteAddress:Port
TCP  172.20.10.11:80                     7       84        0    22131        0
  -> 172.20.10.8:80                      4       69        0    21009        0
  -> 172.20.10.9:80                      3       15        0     1122        0

 

6.检查VIP

检查主服务器端

[root@ken ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:2d:5b:b8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.20.10.2/28 brd 172.20.10.15 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 172.20.10.11/28 scope global secondary eth0        #VIP现在在主服务器端
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe2d:5bb8/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

检查从服务器端

[root@ken ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:a5:e9:a4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.20.10.5/28 brd 172.20.10.15 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fea5:e9a4/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

6.配置web服务器端

1.下载apache

[root@ken ~]# yum install httpd -y

 

2.准备测试页面

[root@ken ~]# echo "this is 172.20.10.8 for test" >/var/www/html/index.html

 

3.启动apache

[root@ken ~]# systemctl restart httpd
[root@ken ~]# ss -tnl |grep 80
LISTEN     0      128         :::80                      :::*

 

4.绑定VIP

[root@ken ~]# ip a a 172.20.10.11/32 dev lo:0

 

5.arp抑制

1 2 3 4

[root@ken ~]# echo "1">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore [root@ken ~]# echo "1">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore [root@ken ~]# echo "2">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce [root@ken ~]# echo "2">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

浏览器测试

确认每台服务器每项服务重启之后，再次关闭每台服务器

关闭keepalived服务器端的防火墙规则

[root@ken ~]# iptables -F

注意：

keepalived 在启动后如果参数配置不当，会在iptables中自动添加一条DROP VIP的规则。这里的一些参数可能会造成这个问题。

1、在配置中添加了strict 或 noaccept参数。

2、在全局配置下使用了vrrp_strict 参数。此参数为严格控制VRRP协议，不支持单播模式，注释掉此选项，将不会默认添加DROP规则。

输入VIP地址

测试成功！

进行刷新测试

测试成功！

关闭一台172.20.10.8web服务器进行测试

[root@ken ~]# systemctl stop httpd

查看ipvsadm规则

[root@ken ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.20.10.11:80 rr
  -> 172.20.10.9:80               Route   1      0          0

已自动移除172.20.10.8服务器

测试成功！

关闭172.20.10.2 keepalived主服务器进行测试

[root@ken ~]# systemctl stop keepalived

查看keepalived主服务器端ipvsadm规则

[root@ken ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

查看keepalived主服务器端VIP

[root@ken ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:2d:5b:b8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.20.10.2/28 brd 172.20.10.15 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever  #已经没有VIP
    inet6 fe80::20c:29ff:fe2d:5bb8/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

查看从服务器ipvsadm规则

[root@ken ~]# ipvsadm -L -n --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes
  -> RemoteAddress:Port
TCP  172.20.10.11:80                     0        0        0        0        0
  -> 172.20.10.9:80                      0        0        0        0        0

从服务器端已经自动继承主服务器端ipvsadm规则

查看从服务器端是否有VIP

[root@ken ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:a5:e9:a4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.20.10.5/28 brd 172.20.10.15 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 172.20.10.11/28 scope global secondary eth0  
       valid_lft forever preferred_lft forever
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VIP已经自动继承到从服务器端

测试完成！