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LVS(DR)+Keepalived高可用群集——雙機熱備

2020-09-24 15:06:20 後端開發

  • 傳統LVS的缺陷
  • Keepalived工具介紹
    • 1.專為LVS和HA設計的一款健康檢查工具
    • 2.Keepalived實作原理剖析
    • 3.Keepalived實作原理剖析
    • 4.Keepalived的實際應用
  • Keepalived安裝與啟動
    • 1.環境部署
    • 2.配置Keepalived master服務器
      • 2.1.常用配置選項
    • 3.配置Keepalived slave服務器
  • LVS+keepalived群集介紹
    • 1.主要優勢
    • 2.測驗群集
  • 案例實操
    • 實驗拓撲
    • 實驗操作
      • 一、配置主服務器
        • 1.調整/proc回應引數
        • 2.安裝ipvsadm和 keepalived程式
        • 3.清除負載分配策略
        • 4.調整keepalived引數
        • 5.開啟keepalived服務
        • 6.查看負載均衡策略
      • 二、配置備調度服務器
        • 1.調整/proc回應引數
        • 2.安裝ipvsadm和 keepalived程式
        • 3.清除負載分配策略
        • 4.調整keepalived引數
        • 5.開啟keepalived服務
        • 6.查看負載均衡策略
      • 三、.搭建共享儲存
      • 四、配置web1服務器
        • 1.添加lo:0虛擬網卡VIP地址
        • 2.調整/proc回應引數
        • 3.設定本地路由
        • 4.掛載nfs共享儲存
        • 5.測驗掛載狀況,測驗無誤
      • 五、配置web2服務器
        • 1.添加lo:0虛擬網卡VIP地址
        • 2.調整/proc回應引數
        • 3.設定本地路由
        • 4.掛載nfs共享儲存
        • 5.測驗掛載狀況,測驗無誤
      • 六、群集測驗
        • 1.測驗LVS輪詢狀況,兩次登入,查看負載分配是否正常,輪詢為輪流查看web服務器的資料
        • 2.測驗keepalived狀況

傳統LVS的缺陷

  • 企業應用中,單臺服務器承擔應用存在單點故障的危險
  • 單點故障一旦發生,企業服務將發生中斷,造成極大的危害
    在這里插入圖片描述

Keepalived工具介紹

1.專為LVS和HA設計的一款健康檢查工具

  • 支持故障自動切換(Failover)
  • 支持節點健康狀態檢查(Health Checking)
  • 官方網站: http://www.keepalived.orgl
  • 目前多使用2.0以上版本

2.Keepalived實作原理剖析

  • Keepalived采用VRRP熱備份協議
  • 實作Linux服務器的多機熱備功能

3.Keepalived實作原理剖析

  • VRRP(虛擬路由冗余協議)是針對路由器的一種備份解決方案
  • 由多臺路由器組成一個熱備組,通過共用的虛擬IP地址對外提供服務
  • 每個熱備組內同時只有一臺主路由器提供服務,其他路由器處于冗余狀態
  • 若當前在線的路由器失效,則其他路由器會根據設定的優先級自動接替虛擬IP地址,繼續提供服務
    在這里插入圖片描述

4.Keepalived的實際應用

在這里插入圖片描述

  1. Keepalived可實作多機熱備,每個熱備組可有多臺服務器

  2. 雙機熱備的故障切換是由虛擬IP地址的漂移來實作,適用于各種應用服務器

  3. 實作基于Web服務的雙機熱備

  • 漂移地址:192.168.10.72
  • 主、備服務器:192.168.10.73、192.168.10.74
  • 提供的應用服務:Web

Keepalived安裝與啟動

1.環境部署

  1. 在LVS群集環境中應用時,也需用到ipvsadm管理工具
  2. YUM安裝Keepalived
  3. 啟用Keepalived服務

2.配置Keepalived master服務器

Keepalived配置目錄位于letc/keepalivedl
keepalived.conf是主組態檔

  • global_defs {…}區段指定全域引數
  • vrrp_instance 實體名稱{…}區段指定VRRP熱備引數
  • 注釋文字以"!"符號開頭
  • 目錄samples,提供了許多配置樣例作為參考

2.1.常用配置選項

  1. router_id HA_TEST_R1:本路由器(服務器)的名稱
  2. vrrp_instance Vl_1:定義VRRP熱備實體
  3. state MASTER:熱備狀態,MASTER表示主服務器
  4. interface ens33:承載VIP地址的物理介面
  5. virtual_router_id 1 :虛擬路由器的ID號,每個熱備組保持一致
  6. priority 100:優先級,數值越大優先級越高
  7. advert_int 1:通告間隔秒數(心跳頻率)
  8. auth_type PASS:認證型別
  9. auth_pass 123456:,密碼字串
  10. virtual_ipaddress { vip}:指定漂移地址(VIP),可以有多個

3.配置Keepalived slave服務器

Keepalived備份服務器的配置與master的配置有三個選項不同

  1. router_id:設為自有名稱
  2. state:設為BACKUP
  3. priority:值低于主服務器

LVS+keepalived群集介紹

  • Keepalived的設計目標是構建高可用的LVS負載均衡群集,可以呼叫ipvsadm工具來創建虛擬服務器、管理服務器池,而不僅僅用作雙機熱備
  • 使用Keepalived構建LVS群集更加簡便易用

1.主要優勢

  1. 對LVS負載調度器實作熱備切換,提高可用性
  2. 對服務器池中的節點進行健康檢查,自動移除失效節點,
  3. 恢復后再重新加入

2.測驗群集

  • 通過主、從調度器的/varllog/messages日志檔案,可以跟蹤故障切換程序
  • 可執行“ipvsadm -ln” ."ipvsadm -lnc”等操作命令查看負載分配情況

案例實操

實驗拓撲

在這里插入圖片描述

實驗操作

一、配置主服務器

1.調整/proc回應引數

[root@localhost ~]# vi /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0  
[root@localhost ~]# sysctl -p  //生效優化的配置
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

2.安裝ipvsadm和 keepalived程式

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm keepalived

3.清除負載分配策略

[root@localhost ~]# ipvsadm -C

4.調整keepalived引數

[root@localhost keepalived]# cd /etc/keepalived/
[root@localhost keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.confbak
[root@localhost keepalived]# vim keepalived.conf
global_defs {
   router_id HA_TEST_R1
}
   state MASTER
   interface ens33
   virtual_router_id 1
   priority 100
      auth_type PASS
      auth_pass 123456
   virtual_ipaddress {
      192.168.30.100 
   }  
}  
    lb_algo rr 
    lb_kind DR 
    persistence 60
    protocol TCP
    
    real_server 192.168.30.22 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 4
        }   
    }   
    real_server 192.168.30.33 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 4
        }   
    }   
}   

下面是上述腳本解釋
global_defs {
router_id HA_TEST_R1 ####本路由器的服務器名稱 HA_TEST_R1
}
vrrp_instance VI_1 { ####定義VRRP熱備實列
state MASTER ####熱備狀態,master表示主服務器
interface ens33 ####表示承載VIP地址的物理介面
virtual_router_id 1 ####虛擬路由器的ID號,每個熱備組保持一致
priority 100 ####優先級,優先級越大優先級越高
advert_int 1 ####通告間隔秒數(心跳頻率)
authentication { ####認證資訊,每個熱備組保持一致
auth_type PASS ####認證型別
auth_pass 123456 ####認證密碼
}
virtual_ipaddress { ####漂移地址(VIP),可以是多個
192.168.100.10
}
}
virtual_server 192.168.100.10 80 { ####虛擬服務器地址(VIP)、埠
delay_loop 15 ####健康檢查的時間間隔(秒)
lb_algo rr ####輪詢調度演算法
lb_kind DR ####直接路由(DR)群集作業模式
persistence 60 ####連接保持時間(秒),若啟用請去掉!號
protocol TCP ####應用服務采用的是TCP協議
real_server 192.168.100.42 80 { ####第一個WEB站點的地址,埠
weight 1 ####節點的權重
TCP_CHECK { ####健康檢查方式
connect_port 80 ####檢查埠目標
connect_timeout 3 ####連接超時(秒)
nb_get_retry 3 ####重試次數
delay_before_retry 4 ####重試間隔(秒)
}
}

5.開啟keepalived服務

[root@localhost keepalived]# systemctl start keepalived 
[root@localhost keepalived]# systemctl enable keepalived
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.
[root@localhost keepalived]# ip addr show dev ens33    //查看ens33地址,開啟keepalived服務后自動生成VIP地址,不需要手動配置
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:2e:3b:31 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.30.10/24 brd 192.168.30.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.30.100/32 scope global ens33    ##這里可以看到VIP地址了
      ……省略部分

6.查看負載均衡策略

[root@localhost ~]# ipvsadm -ln   //策略自動添加
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.30.100:80 rr
  -> 192.168.30.22:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.30.33:80             Route   1      0          0         

二、配置備調度服務器

1.調整/proc回應引數

[root@localhost ~]# vi /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0  
[root@localhost ~]# sysctl -p  //生效優化的配置
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

2.安裝ipvsadm和 keepalived程式

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm keepalived

3.清除負載分配策略

[root@localhost ~]# ipvsadm -C

4.調整keepalived引數

[root@localhost keepalived]# cd /etc/keepalived/
[root@localhost keepalived]# cp keepalived.conf keepalived.confbak
[root@localhost keepalived]# vim keepalived.conf
global_defs {
   router_id HA_TEST_R2
}
vrrp_instance VI_1 {
   state BACKUP
   interface ens33
   virtual_router_id 1
   priority 99
   advert_int 1
   authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 123456
   }
   virtual_ipaddress {
      192.168.30.100
   }
}

virtual_server 192.168.30.100 80 {
    delay_loop 15
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence 60
    protocol TCP

    real_server 192.168.30.22 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 4
        }
    }
    real_server 192.168.30.33 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 4
        }
    }
}

下面是上述腳本解釋
global_defs {
router_id HA_TEST_R2 ####本路由器的服務器名稱 HA_TEST_R2
}
vrrp_instance VI_1 { ####定義VRRP熱備實列
state BACKUP ####熱備狀態,backup表示輔服務器
interface ens33 ####表示承載VIP地址的物理介面
virtual_router_id 1 ####虛擬路由器的ID號,每個熱備組保持一致
priority 99 ####優先級,優先級越大優先級越高
advert_int 1 ####通告間隔秒數(心跳頻率)
authentication { ####認證資訊,每個熱備組保持一致
auth_type PASS ####認證型別
auth_pass 123456 ####認證密碼
}
virtual_ipaddress { ####漂移地址(VIP),可以是多個
192.168.100.10
}
}

5.開啟keepalived服務

root@localhost keepalived]# systemctl start keepalived 
[root@localhost keepalived]#  systemctl enable keepalived
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.
[root@localhost keepalived]# ip addr show dev ens33   //現在是查看不到VIP地址的,因為是備選服務器
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:e5:5e:bb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.30.11/24 brd 192.168.30.255 scope global noprefixroute ens33
     ……省略部分

6.查看負載均衡策略

[root@localhost ~]# ipvsadm -ln   //策略自動添加
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.30.100:80 rr
  -> 192.168.30.22:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.30.33:80             Route   1      0          0         
[root@localhost ~]# tail -f /var/log/messages  //查看日志可以觀察負載情況

三、.搭建共享儲存

[root@localhost ~]# ifconfig
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.30.44  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.30.255
        inet6 fe80::a52a:406e:6512:1c66  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
[root@localhost ~]# route -n   //查看路由表,看網關
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
192.168.30.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0
[root@localhost ~]# rpm -q nfs-utils  //查看nfs是否安裝
nfs-utils-1.3.0-0.61.el7.x86_64
[root@localhost ~]# rpm -q rpcbind  //查看rpcbind是否安裝
rpcbind-0.2.0-47.el7.x86_64
[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils  //確實安裝了
Loaded plugins: fastestmirror, langpacks
Loading mirror speeds from cached hostfile
Package 1:nfs-utils-1.3.0-0.61.el7.x86_64 already installed and latest version
Nothing to do
[root@localhost ~]# yum -y install rpcbind  //安裝遠程呼叫
Loaded plugins: fastestmirror, langpacks
Loading mirror speeds from cached hostfile
Package rpcbind-0.2.0-47.el7.x86_64 already installed and latest version
Nothing to do
[root@localhost ~]# systemctl start nfs  //啟動nfs
[root@localhost ~]# systemctl enable nfs   //設定開機自啟
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service to /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind
[root@localhost ~]# vi /etc/exports   //設定共享名單
/opt/web1 192.168.30.0/24(rw,sync)
/opt/web2 192.168.30.0/24(rw,sync)
[root@localhost ~]# systemctl restart nfs
[root@localhost ~]# systemctl restart rpcbind
[root@localhost ~]# showmount -e  //查看共享目錄
Export list for localhost.localdomain:
/opt/web2 192.168.30.0/24
/opt/web1 192.168.30.0/24
[root@localhost web2]# exportfs -vr
exporting 192.168.30.0/24:/opt/web2
exporting 192.168.30.0/24:/opt/web1
[root@localhost ~]# mkdir /opt/web1/ /opt/web1/  
[root@localhost ~]# vi /opt/web1/index.html   //制作web1的網頁
<html>
<title>I'm Web1</title>
<body><h1>I'm Web1</h1></body>
<img src="web1.jpg" />
</html>
[root@localhost ~]# vi /opt/web2/index.html   //制作web2的網頁
<html>
<title>I'm Web2</title>
<body><h1>I'm Web2</h1></body>
<img src="web2.png" />
</html>

四、配置web1服務器

1.添加lo:0虛擬網卡VIP地址

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@localhost network-scripts]# vi ifcfg-enslo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.30.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
[root@localhost network-scripts]# ifup lo:0   //開啟lo:0網卡
[root@localhost network-scripts]# ifconfig
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.30.33  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.30.255
……省略部分
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.30.100  netmask 255.255.255.255

2.調整/proc回應引數

[root@localhost network-scripts]# vi /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 = 2
[root@mysql2 network-scripts]# sysctl -p   //生效引數
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 = 2

3.設定本地路由

[root@localhost network-scripts]# vi /etc/rc.local  //設定開機項
/sbin/route add -host 192.168.30.100 dev lo:0  //添加VIP到本地路由,即直連路由
[root@localhost network-scripts]# route add -host 192.168.30.100 dev lo:0
[root@mysql2 network-scripts]# route -n  //查看路由表,VIP添加成功
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.30.11   0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.30.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
192.168.30.100  0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 lo
192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0

4.掛載nfs共享儲存

[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.30.44   //若查看不到,可能是nfs服務器發布失敗,去nfs服務器再次發布一下:exportsfs
Export list for 192.168.30.44:
/opt/web2 192.168.30.0/24
/opt/web1 192.168.30.0/24
[root@mysql2 ~]# yum -y install httpd
[root@mysql2 ~]# systemctl start httpd
[root@mysql2 ~]# systemctl enable httpd
[root@localhost html]# vi /etc/fstab
192.168.30.44:/opt/web1 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
[root@localhost html]# mount 192.168.30.44:/opt/web1 /var/www/html/

5.測驗掛載狀況,測驗無誤

在這里插入圖片描述

五、配置web2服務器

1.添加lo:0虛擬網卡VIP地址

[root@localhost html]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]#cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@localhost network-scripts]# vi ifcfg-enslo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.30.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes 
[root@localhost network-scripts]# systemctl restart network
[root@localhost network-scripts]# ifconfig
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.30.22  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.30.255
……省略部分
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.30.100  netmask 255.255.255.255

2.調整/proc回應引數

[root@localhost network-scripts]# vi /etc/sysctl.conf
########插入下面配置,解決ARP映射問題引數
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 = 2
[root@mysql2 network-scripts]# sysctl -p   //生效配置
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 = 2

3.設定本地路由

[root@localhost network-scripts]# vi /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.30.100 dev lo:0   //添加VIP本地訪問路由
[root@localhost network-scripts]# route add -host 192.168.30.100 dev lo:0
[root@mysql2 network-scripts]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.30.11   0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.30.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
192.168.30.100  0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 lo
192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0

4.掛載nfs共享儲存

[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.30.44   //若查看不到,可能是nfs服務器發布失敗,去nfs服務器再次發布一下:exportsfs
Export list for 192.168.30.44:
/opt/web2 192.168.30.0/24
/opt/web1 192.168.30.0/24
[root@mysql2 ~]# yum -y install httpd
[root@mysql2 ~]# systemctl start httpd
[root@mysql2 ~]# systemctl enable httpd
[root@localhost html]# vi /etc/fstab
192.168.30.44:/opt/web1 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
[root@localhost html]# mount 192.168.30.44:/opt/web1 /var/www/html/

5.測驗掛載狀況,測驗無誤

在這里插入圖片描述

六、群集測驗

1.測驗LVS輪詢狀況,兩次登入,查看負載分配是否正常,輪詢為輪流查看web服務器的資料

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

2.測驗keepalived狀況

2.1、登入網頁并抓包在兩臺調度服務器都在線的情況下,抓取到主服務器發出的VRRP報文
在這里插入圖片描述
ping通VIP地址,并查看ARP表對應的MAC地址資訊,此時為master的MAC地址

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述
2.2,關閉master的keepalived功能,再次測驗,由備服務器發出報文

在這里插入圖片描述
再次ping通VIP地址,并查看ARP表對應的MAC地址資訊,此時已經轉變成Backup備服務器的MAC地址了
在這里插入圖片描述

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