LVS + keepalived构造高可用负载均衡集群

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背景

上篇讲了LVS DR模式的负载均衡模式搭建,而负载均衡可以说就是高并发的主要解决方案,那高可用呢?这就是今天要玩的。

关于keepalived

keepalived的基础是VRRP协议,全称Virtual Router Redundancy Protocol,即虚拟路由冗余协议。

虚拟路由冗余协议,所谓冗余,那肯定需要有多台机器。该协议将多台相同功能的路由器当成一个路由器组,组里包含一个master和多个backup,对外提供服务的VIP配置在master上。工作时,master发送组播,可理解为心跳。当backup收不到vrrp包就认为master服务不可用,此时其余backup根据VRRP的优先级选举master,并将VIP配置到该备机上,从而保证路由器的高可用。

keepalived有三个核心模块,分别是core、check和vrrp,

  • core模块为keepalived的核心,负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析
  • check负责后端机器的健康检查,包括常见的各种健康检查方式
  • vrrp模块即VRRP协议的实现。

keepalived主从配置

所谓主从配置,也就是说同一时刻只有一台机器在工作,其余机器当做是备机,不工作。

1、环境准备

机器 作用
192.168.0.100 LVS调度器对外服务IP,同时也是LVS主机
192.168.0.101 LVS备机
192.168.0.200 RIP,后端web服务器之一
192.168.0.300 RIP,后端web服务器之二

2、后端web服务器,即RS配置

该部分配置参考负载均衡——LVS DR模式中的**《后端RS配置》**进行操作,主要是虚ip的配置以及系统参数的配置。

当然,一般这部分的操作我们都会写成脚本。

3、LVS主机配置

首先安装keepalived,

yum install -y keepalived

keepalived的配置文件路径是/etc/keepalived/keepalived.conf,对于主LVS,做如下配置,

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id LVS_1                       #机器ID,用于区分机器设备
}

vrrp_instance VI_1 {                     #LVS集群实例,可以配置多个
    state MASTER				         #MASTER表示这台是主LVS,备机则是BACKUP
    interface eth0			             #对外IP的网卡名称
    virtual_router_id 51                 #虚拟路由ID
    priority 100			             #优先级指数,主机要比备机高
    advert_int 1                         #vrrp通告的时间间隔,即组播发送时间间隔
    authentication {        			 #vrrp组鉴权认证,VRRPv2已经不能使用
        auth_type PASS			         #认证方式,密码
        auth_pass 1111		             #密码,最多只接受前8位字符,集群内所有机器要设置一致
    }
    virtual_ipaddress {                  #对外提供服务的虚拟IP,也就是用户访问的IP
        192.168.0.100  
    }
}

virtual_server 192.168.0.100 80 {  		 #虚拟IP后端配置
    delay_loop 2				         #后端健康检查时间间隔s
    lb_algo rr					         #负载均衡算法,rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh可选
    lb_kind DR                           #表示LVS DR模式
    persistence_timeout 0                #连接保持时间,即同个IP在设置时间内访问同个后端负载,我们不开启,否则不好看到负载均衡效果
    protocol TCP

    real_server 192.168.0.200 80 {       #后端RS1
        weight 1                         #轮询权重
        TCP_CHECK {                      #后端健康检查方式             
            connect_timeout 1            #连接超时时间s,根据网络状况设置
            retry 1                      #重试次数,达到重试次数仍失败,后端将被从服务池中移除
            delay_before_retry 1         #重试时间间隔s
            connect_port 80              #检测端口
        }
    }
    
    real_server 192.168.0.300 80 { #后端RS2
        weight 1
        TCP_CHECK {                     
            connect_timeout 1  
            retry 1
            delay_before_retry 1
            connect_port 80
        }
    }
}

接着启动keepalived服务,

systemctl start keepalived

然后我们就能查看到我们配置的负载均衡策略,

[root@CentOS-7-2 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.0.100:80 rr
  -> 192.168.0.200:80            Route   1      0          0         
  -> 192.168.0.300:80            Route   1      0          0 

同时,出口网卡eth0上也能看到我们配置的虚拟ip,192.168.0.100,

[root@CentOS-7-2 ~]# ip a show eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:2e:74:89 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.140/24 brd 192.168.0.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.0.100/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe2e:7489/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

4、配置备LVS

同样需要安装keepalived,备机配置和主机的差别主要在于vrrp_instance段落,

vrrp_instance VI_1 {                     #LVS集群实例,可以配置多个
    state BACKUP						 #BACKUP表示这是个备机
    interface eth0			             #对外IP的网卡名称
    virtual_router_id 51                 #虚拟路由ID
    priority 80			                 #优先级指数,备机要低于主机
    advert_int 1                         #vrrp通告的时间间隔,即组播发送时间间隔
    authentication {        			 #vrrp组鉴权认证,VRRPv2已经不能使用
        auth_type PASS			         #认证方式,密码
        auth_pass 1111		             #密码,最多只接受前8位字符,集群内所有机器要设置一致
    }
    virtual_ipaddress {                  #对外提供服务的虚拟IP,也就是用户访问的IP
        192.168.0.100  
    }
}

其他段落均一致,就不再粘贴。

配置完,同样需要启动keepalived服务。

5、故障模拟

我们停掉注LVS上的keepalived服务,以模拟主LVS故障的情况,

systemctl stop keepalived

然后观察LVS备机的/var/log/messages打印,

Jun 27 06:04:38 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 avahi-daemon[506]: Registering new address record for 192.168.0.100 on eth0.IPv4.
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: VRRP_Instance(VI_1) Sending/queueing gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:39 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:44 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:44 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: VRRP_Instance(VI_1) Sending/queueing gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:44 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:44 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:44 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100
Jun 27 06:04:44 CentOS-7-3 Keepalived_vrrp[12710]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.100

可见,备机上位,成为了MASTER。再看备机的出口网卡信息,

[root@CentOS-7-3 ~]# ip a  show eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:36:e5:80 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.145/24 brd 192.168.0.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.0.100/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe36:e580/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

可见,VIP已经漂移至备LVS,此时对外服务保持正常,实现了服务的高可用,避免了单点故障。

但是,主从模式也就意味着有一半的资源是没有利用的,对于资源紧张的情况,甚是可惜,因此还可以采用双主模式,也就是互为主备。

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