Keepalived + Lvs 實作高可用負載均衡

前言
- 一、keepalived概述：
- 二、設計原理：
- 三、案例：keepalived 實作雙機熱備；
- 四、keepalived + lvs；

前言

一、keepalived概述：

概述：keepalived 起初為 Lvs 設計的一款強大的輔助工具，保證 Lvs 負載調度器的故障切換以及 web 節點的健康狀態檢查，后續被應用到很多需要容錯的場景下，keepalived 自身基于 VRRP 協議–虛擬路由冗余協議，思科公有協議；

二、設計原理：

應用場景：
在這里插入圖片描述

設計模塊：
1.core 模塊：為 keepalived 的核心組件，負責主行程的啟動、維護以及全域組態檔的加載和決議；
2.check 模塊：負責 real server 節點池內的節點的健康檢測；
3.VRRP 模塊：在 master 與 backup 之間執行心跳檢測；
熱備實作程序： 將多個主機以軟體的方式組成一個熱備組，通過共有的虛擬ip（VIP）地址對外提供服務，同一時刻，熱備組中只有一臺主機在作業，別的主機冗余狀態，當當前在線的主機失效時，其他冗余的主機會自動接替虛擬ip地址，繼續提供服務，以保證架構的穩定性；

三、案例：keepalived 實作雙機熱備；

案例拓撲：
在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

案例環境：

系統型別	IP地址	主機名	所需軟體
Centos 7.4 1708 64bit	192.168.100.101	node1.linuxyu.cn	keepalived+httpd
Centos 7.4 1708 64bit	192.168.100.102	node2.linuxyu.cn	keepalived+httpd

案例步驟：

安裝 node1 節點上的 httpd 的服務；
安裝 node2 節點上的 httpd 的服務；
在兩臺 node 節點上安裝 keepalived 軟體程式（兩臺安裝步驟一致，在此只列出一臺）；
配置 node1 上 master 主節點；
配置 node2 上 backup 從節點；
客戶端訪問測驗雙機熱備的效果；
擴展內容：上述步驟實作了 keepalived 在 real server
節點池中進行了四層健康檢測（傳輸層，基于協議或者埠），下邊展示 keepalived 如何對節點池中進行七層健康檢測（應用層）；

1. 安裝 node1 節點上的 httpd 的服務；
安裝并啟動 httpd 服務

[root@node1 ~]# yum -y install httpd
[root@node1 ~]# echo "<h1>192.168.100.101</h1>" > /var/www/html/index.html
[root@node1 ~]# systemctl start httpd
[root@node1 ~]# systemctl enable httpd
[root@node1 ~]# netstat -anput |grep 80
tcp6       0      0 :::80                   :::*                    LISTEN      2125/httpd

2. 安裝 node2 節點上的 httpd 的服務；
安裝并啟動 httpd 服務

[root@node2 ~]# yum -y install httpd
[root@node2 ~]# echo "<h1>192.168.100.102</h1>" > /var/www/html/index.html
[root@node2 ~]# systemctl start httpd
[root@node2 ~]# systemctl enable httpd
[root@node2 ~]# netstat -anput |grep 80
tcp6       0      0 :::80                   :::*                    LISTEN      1119/httpd

3. 在兩臺 node 節點上安裝 keepalived 軟體程式（兩臺安裝步驟一致，在此只列出一臺）；
安裝 keepalived 并備份 keepalived 主組態檔

[root@node1 ~]#  yum -y install keepalived
[root@node1 ~]# mv /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak

4. 配置 node1 上 master 主節點；
編輯 keepalived 主組態檔

[root@node1 ~]#  echo '                
global_defs {
   router_id HA_TEST_R1  
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER          
    interface eth0       
    virtual_router_id 1   
    priority 100       
    advert_int 1          
    authentication {      
        auth_type PASS   
        auth_pass 123456  
    }
    virtual_ipaddress {   
       192.168.100.200
        
    }
}
' > /etc/keepalived/keepalived.conf

   router_id HA_TEST_R1 ##本服務器的名稱
vrrp_instance VI_1 {  ##定義VRRP熱備實體
   state MASTER  ##MASTER表示主服務器
   interface eth0  ##承載VIP地址的物理介面
   virtual_router_id 1  ##虛擬路由器的ID號
   priority 100  ##優先級，數值越大優先級越高
   advert_int 1  ##通告間隔秒數（心跳頻率）
   authentication {  ##認證資訊
        auth_type PASS  ##認證型別
        auth_pass 123456 ##密碼字串
    }
    virtual_ipaddress {
       192.168.100.200 ##指定漂移地址（VIP）

啟動 keepalived 服務并查看 VIP 是否在此服務器

[root@node1 ~]# systemctl start keepalived
[root@node1 ~]# systemctl enable keepalived
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.
[root@node1 ~]# ip a |grep 192.168.100.200
   inet 192.168.100.200/32 scope global ens32

5. 配置 node2 上 backup 從節點；
編輯 keepalived 主組態檔

[root@node2 ~]#  echo '
global_defs {
   router_id HA_TEST_R2 
}

vrrp_instance VI_1 {
  state BACKUP
  interface eth0
  virtual_router_id 1
  priority 90
  advert_int 1
  authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 123456  
   }
   virtual_ipaddress {
      192.168.100.200

   }
}
' > /etc/keepalived/keepalived.conf

   router_id HA_TEST_R1 ##本服務器的名稱
state BACKUP ##表示從服務器
priority 90 ##優先級，低于主服務器

啟動 keepalived 服務并設定開機自啟

[root@node2 ~]# systemctl start keepalived
[root@node2 ~]# systemctl enable keepalived
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.

6. 客戶端訪問測驗雙機熱備的效果；
此期間反復斷開、連接主服務器網卡進行查看，

6.1 客戶機ping 漂移ip進行測驗
ping 192.168.100.200 -t
如果有中斷很短時間即恢復，說明雙機熱備生效

6.2 客戶機訪問http進行驗證
http://192.168.100.200
如果斷開主服務器重繪立刻顯示192.168.100.102的內容，恢復主服務器重繪頁面則顯示內容為192.168.100.101，說明雙機熱備生效

6.3 主、副服務器查看日志記錄
tail -f /var/log/messages

7. 擴展內容：上述步驟實作了 keepalived 在 real server
節點池中進行了四層健康檢測（傳輸層，基于協議或者埠），下邊展示 keepalived 如何對節點池中進行七層健康檢測（應用層）；
示例：僅供參考（未經測驗，謹慎使用）

[root@node1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
    router_id HA_TEST_R1  
}

vrrp_script check_nginx{
      script /etc/check_nginx.sh
      interval 2
            }

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER          
    interface eth0       
    virtual_router_id 1   
    priority 100       
    advert_int 1          
    authentication {      
        auth_type PASS   
        auth_pass 123456  
    }
    virtual_ipaddress {   
192.168.100.200
    }
       track_script{
       check_nginx
    }
}
virtual_server 192.168.100.200 80 {
      protocol TCP
      real_server 192.168.100.101 80 {
            weight 3
      }
 }

 script /etc/check_nginx.sh    ##檢測腳本
      interval 2      ##執行間隔時間
        track_script{      ##在實體中參考腳本
        check_nginx
    }
virtual_server 192.168.100.200 80 {      ##VIP 配置
      protocol TCP      ##選擇協議
      real_server 192.168.100.101 80 {     ##本機地址
            weight 3      ##服務器權重
      }
 }

[root@node1 ~]# vim /etc/keepalived/check_nginx.sh
#!/bin/bash
Count1=`netstat -anput |grep -v grep |grep nginx |wc -l`
if [ $Count1 -eq 0 ]; then
	/usr/local/nginx/sbin/nginx
	sleep 2
	Count2=`netstat -anput |grep -v grep |grep nginx |wc -l`
	if [ $Count2 -eq 0 ]; then
		/etc//init.d/keepalived start
	else
		exit 0
	fi

四、keepalived + lvs；

實驗環境：

系統型別	IP地址	主機名	所需軟體
Centos 7.4 1708 64bit	192.168.100.101	kp1.linuxyu.cn	keepalived+ipvsadm
Centos 7.4 1708 64bit	192.168.100.102	kp2.linuxyu.cn	keepalived+ipvsadm
Centos 7.4 1708 64bit	192.168.100.103	web1.linuxyu.cn	httpd
Centos 7.4 1708 64bit	192.168.100.104	web2.linuxyu.cn	httpd

實驗拓撲：
在這里插入圖片描述

實驗程序：
在上面 keepalived 雙機熱備實驗基礎上進行更改
1、kp1 主調度器

[root@kp1 ~]# systemctl stop httpd
[root@kp1 ~]# systemctl disable httpd
[root@kp1 ~]# yum -y remove httpd
[root@kp1 ~]# netstat -anput | grep httpd
[root@kp1 ~]# yum -y install ipvsadm

[root@kp1 ~]# echo '
global_defs {
    router_id HA_TEST_R1 
}
vrrp_instance VI_1 {  
    state MASTER  
    interface eth0  
    virtual_router_id 1 
    priority 100  
    advert_int 1  
    authentication { 
        auth_type PASS 
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
     192.168.100.200  
    }
}
virtual_server 192.168.100.200 80 {
        delay_loop 15
        lb_algo rr
        lb_kind DR
        protocol TCP  
  real_server 192.168.100.103 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 4
                }
        }  
  real_server 192.168.100.104 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 4
                }
        }
}
' >/etc/keepalived/keepalived.conf

組態檔解釋

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER 【主服務器】
    interface eth3 【配置外網卡】
    virtual_router_id 1【主從ID號要一致】
    priority 100【優先級高優先】
    advert_int 1【心跳數（秒）】
    authentication {      【認證方式】
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {  【漂移ip即虛擬ip】
        202.1.1.254  
    }
}
【vip、埠】
virtual_server 202.1.1.254 80 {
    delay_loop 15【健康檢查間隔時間秒】
    lb_algo rr【調度演算法】
    lb_kind DR【群集作業模式】
   ! persistence_timeout 50【連接保持時間】
    protocol TCP【應用服務采用的協議】
【web節點1】
    real_server 202.1.1.101 80 {
        weight 1【權重】
        TCP_CHECK  { 【健康檢查方式】
            connect_port 80【目標埠】
            connect_timeout 3【連接超時】
            nb_get_retry 3【重試次數】
            delay_before_retry 3【重試間隔】
        }
     }【一定要注意{}完整性】

[root@kp1 ~]# cat  /etc/keepalived/keepalived.conf

加載系統內核的服務模塊

[root@kp1 ~]# modprobe ip_vs

查看系統模塊運行狀態并重啟 keepalived 服務

[root@kp1 ~]# lsmod |grep ip_vs
[root@kp1 ~]# systemctl restart keepalived

2、kp2 副調度器

[root@kp2 ~]#  service httpd stop 
[root@kp2 ~]#  yum -y remove httpd   
[root@kp2 ~]#  netstat -anput |grep httpd
[root@kp2 ~]# yum -y install ipvsadm

[root@kp2 ~]# echo '
global_defs {
    router_id HA_TEST_R2 
}
vrrp_instance VI_1 {  
    state BACKUP  
    interface eth0  
    virtual_router_id 1 
    priority 90  
    advert_int 1  
    authentication { 
        auth_type PASS 
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
     192.168.100.200  
    }
}
virtual_server 192.168.100.200 80 {
        delay_loop 15
        lb_algo rr
        lb_kind DR
        protocol TCP  
  real_server 192.168.100.103 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 4
                }
        }  
  real_server 192.168.100.104 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 4
                }
        }
}
' >/etc/keepalived/keepalived.conf

[root@kp2 ~]# cat  /etc/keepalived/keepalived.conf
[root@kp2 ~]# modprobe ip_vs
[root@kp2 ~]# lsmod |grep ip_vs
[root@kp2 ~]# echo "modprobe ip_vs" >>/etc/rc.local
[root@kp2 ~]# systemctl restart keepalived

3、web服務器池配置
3.1 web1 服務器，web2 服務器同樣配置

[root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web1 ~]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0

[root@web1 ~]# echo '
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.100.200
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
'>/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

[root@web1 network-scripts]# systemctl restart network
[root@web1 network-scripts]# ip a

[root@web1 ~]# echo "route add -host 192.168.100.200 dev lo:0" >>/etc/rc.local

[root@web1 ~]# route add -host 192.168.100.200 dev lo:0
[root@web1 ~]# route -n

[root@web1 ~]# echo '
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
' >> /etc/sysctl.conf

[root@web1 ~]# sysctl -p

3.2 web1 服務器

[root@web1 ~]# yum -y install httpd

[root@web1 ~]# echo "<h1>web1</h1>" >/var/www/html/index.html

[root@web ~]# systemctl start httpd
[root@web ~]# netstat -anput | grep httpd

3.3 web2 服務器

[root@web2 ~]# yum -y install httpd

[root@web2 ~]# echo "<h1>web2</h1>" >/var/www/html/index.html

[root@web2 ~]# systemctl start httpd
[root@web2 ~]# netstat -anput | grep httpd

4.測驗lvs+Keepalived高可用集群

驗證1：lvs負載均衡是否正常
在客戶機瀏覽器訪問192.168.100.200，查看是否能夠切換網頁，

驗證2：節點及服務健康檢查
1.開啟lvs主調度器的日志監控
tail -f /var/log/messages
2.關閉web1的apache服務，查看是否觸發主調度器的apache服務健康檢查
3. 關閉web1的網路連接，查看是否觸發節點健康檢查

驗證3：雙機熱備檢查
1.關閉lvs主調度器
2.客戶機是否能夠正常訪問網頁

驗證4：服務器恢復正常后是否能夠切換

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Keepalived + Lvs 實作高可用負載均衡

前言

一、keepalived概述：

二、設計原理：

三、案例：keepalived 實作雙機熱備；

四、keepalived + lvs；