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项目实战3—实现基于Keepalived+LVS的高可用集群网站架构

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06/17
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实现基于Keepalived高可用集群网站架构

环境：随着业务的发展，网站的访问量越来越大，网站访问量已经从原来的1000QPS，变为3000QPS，目前业务已经通过集群LVS架构可做到随时拓展，后端节点已经通过集群技术保障了可用性，但对于前端负载均衡器来说，是个比较大的安全隐患，因为当前端负载均衡器出现故障时，整个集群就处于瘫痪状态，因此，负载均衡器的可用性也显得至关重要，那么怎么来解决负载均衡器的可用性问题呢？

总项目流程图，详见 http://www.cnblogs.com/along21/p/8000812.html

实验前准备：

① 两台服务器都使用yum 方式安装keepalived 服务

yum -y install keepalived

② iptables -F && setenforing 清空防火墙策略，关闭selinux

实验一：实现keepalived主从方式高可用基于LVS-DR模式的应用实战：

实验原理：

主从：一主一从，主的在工作，从的在休息；主的宕机了，VIP漂移到从上，由从提供服务

1、环境准备：

两台centos系统做DR、一主一从，两台实现过基于LNMP的电子商务网站

机器名称

IP配置

服务角色

备注

lvs-server-master

VIP：172.17.100.100

DIP：172.17.1.6

负载均衡器

主服务器

开启路由功能

配置keepalived

lvs-server-backup

VIP：172.17.100.100

DIP：172.17.11.11

后端服务器

从服务器

开启路由功能

配置keepalived

rs01

RIP：172.17.1.7

后端服务器

rs02

RIP：172.17.22.22

后端服务器

2、在lvs-server-master 主上

修改keepalived主(lvs-server-master)配置文件实现 virtual_instance 实例

（1）vim /etc/keepalived/keepalived.conf 修改三段

① 全局段，故障通知邮件配置
global_defs {
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from root@along.com
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout
router_id keepalived_lvs
}② 配置虚拟路由器的实例段，VI_1是自定义的实例名称，可以有多个实例段
vrrp_instance VI_1 { #VI_1是自定义的实例名称
state MASTER #初始状态，MASTER|BACKUP
interface eth1 #通告选举所用端口
virtual_router_id #虚拟路由的ID号（一般不可大于255）
priority 100 #优先级信息 #备节点必须更低
advert_int 1 #VRRP通告间隔，秒
authentication {
auth_type PASS #认证机制
auth_pass along #密码（尽量使用随机）
}
virtual_ipaddress {
172.17.100.100 #vip
}
}③ 设置一个virtual server段
virtual_server 172.17.100.100 { #设置一个virtual server:
delay_loop 6 # service polling的delay时间，即服务轮询的时间间隔
lb_algo wrr #LVS调度算法：rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
lb_kind DR#LVS集群模式：NAT|DR|TUN
nat_mask 255.255.255.255
persistence_timeout 600 #会话保持时间（持久连接，秒），即以用户在600秒内被分配到同一个后端realserver
protocol TCP #健康检查用的是TCP还是UDP

④ real server设置段
real_server 172.17.1.7 { #后端真实节点主机的权重等设置
weight 1 #给每台的权重，rr无效
HTTP_GET { #http服务
url {
path /
}
connect_timeout 3 #连接超时时间
nb_get_retry 3 #重连次数
delay_before_retry 3 #重连间隔
}
}
real_server 172.17.22.22 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
}
}

（2）开启keepalived 服务

service keepalived start

能看到网卡别名 和 负载均衡策略已经设置好了

ipvsadm -Ln

（3）因为是主从方式，所以从上的配置和主只有一点差别；所以可以把这个配置文件拷过去

scp /etc/keepalived/keepalived.conf @172.17.11.11:

3、在lvs-server-backup 从上

（1）只需改②实例段，其他都不要变，保证一模一样

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth1
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}

（2）开启keepalived 服务

service keepalived start

负载均衡策略已经设置好了，注意：主director没有宕机，从上就不会有VIP

ipvsadm -Ln 可能过一会才会显示

4、在real server 上

（1） 开启事前准备好的web服务

systemctl start nginx

systemctl start mariadb

systemctl start php-fpm

（2）因为是DR模式，需在rs上设置

① 配置VIP到本地回环网卡lo上，并只广播自己

ifconfig lo:0 172.17.100.100 broadcast 172.17.100.100 netmask 255.255.255.255 up

配置本地回环网卡路由

route add -host 172.17.100.100 lo:0

② 使RS "闭嘴"

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

忽略ARP广播

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

注意：关闭arp应答

1：仅在请求的目标IP配置在本地主机的接收到请求报文的接口上时，才给予响应

2：必须避免将接口信息向非本网络进行通告

③ 想永久生效，可以写到配置文件中

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore =
net.ipv4.conf.lo.arp_announce =
net.ipv4.conf.all.arp_ignore =
net.ipv4.conf.all.arp_announce =

5、测试

（1）lvs负载均衡作用是否开启

客户端访问http://172.17.100.100/

也可以详细测试

① 在rs1 上设置一个测试一面

vim /data/web/test.html

real server 1

② 在rs2 上设置一个测试一面

vim /data/web/test.html

real server 2

③ 网页访问http://172.17.100.100/test.html 发现有real server 1也有real server 2

（2）测试keepalived的主从方式

① 使keepalive 的主宕机

service keepalived stop

会发现服务能照常访问，但是VIP 漂移到了从上

从多了网卡别名，且地址是VIP

③ 使keepalive 的主重新开启服务，因为主的优先级高，所以VIP又重新漂移到了主上

实验二：实现keepalived双主方式高可用基于LVS-DR模式的应用实战：

实验原理：

互为主从：主从都在工作；其中一个宕机了，VIP漂移到另一个上，提供服务

1、实验环境，基本同上

机器名称

IP配置

服务角色

备注

lvs-server-1

VIP：172.17.100.100

DIP：172.17.1.6

负载均衡器

主服务器

开启路由功能

配置keepalived

lvs-server2

VIP：172.17.100.101

DIP：172.17.11.11

后端服务器

从服务器

开启路由功能

配置keepalived

rs01

RIP：172.17.1.7

后端服务器

rs02

RIP：172.17.22.22

后端服务器

2、在lvs-server1 上，基本同上，就是加了一个实例段

修改keepalived主(lvs-server-master)配置文件实现 virtual_instance 实例

（1）vim /etc/keepalived/keepalived.conf

① 主的设置 VI_1

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth1
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}
virtual_ipaddress {
172.17.100.100
}
}virtual_server 172.17.100.100 {
delay_loop
lb_algo wrr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.255.255
persistence_timeout
protocol TCP real_server 172.17.1.7 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
}
real_server 172.17.22.22 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
}
}

② 从的设置 VI_2

vrrp_instance VI_2 {
state BACKUP
interface eth1
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}
virtual_ipaddress {
172.17.100.101
}
}virtual_server 172.17.100.101 {
delay_loop
lb_algo wrr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.255.255
persistence_timeout
protocol TCP real_server 172.17.1.7 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
}
real_server 172.17.22.22 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
}
}

（2）开启keepalived 服务

service keepalived start

能看到网卡别名 和 负载均衡策略已经设置好了

ipvsadm -Ln

（3）因为是主从方式，所以从上的配置和主只有一点差别；所以可以把这个配置文件拷过去

scp /etc/keepalived/keepalived.conf @172.17.11.11:

3、在lvs-server2 上，基本同1，就是把实例的主从调换一下

（1）vim /etc/keepalived/keepalived.conf

① vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth1
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}
virtual_ipaddress {
172.17.100.100
}
}
② vrrp_instance VI_2 {
state MASTER
interface eth1
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}
virtual_ipaddress {
172.17.100.101
}
}

（2）开启keepalived 服务

service keepalived start

能看到网卡别名 和 负载均衡策略已经设置好了，显示结果会等段时间再显示

ipvsadm -Ln，显示结果会等段时间再显示

4、在real server 上

（1） 开启事前准备好的web服务

systemctl start nginx

systemctl start mariadb

systemctl start php-fpm

（2）因为是DR模式，需在rs上设置

① 配置VIP到本地回环网卡lo上，并只广播自己

ifconfig lo:0 172.17.100.100 broadcast 172.17.100.100 netmask 255.255.255.255 up

ifconfig lo:1 172.17.100.101 broadcast 172.17.100.101 netmask 255.255.255.255 up

配置本地回环网卡路由

route add -host 172.17.100.100 lo:0

route add -host 172.17.100.101 lo:1

② 使RS "闭嘴"

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

忽略ARP广播

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

注意：关闭arp应答

1：仅在请求的目标IP配置在本地主机的接收到请求报文的接口上时，才给予响应

2：必须避免将接口信息向非本网络进行通告

③ 想永久生效，可以写到配置文件中

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

5、测试

（1）lvs负载均衡作用是否开启

客户端访问http://172.17.100.100/ 公网172.17.100.100只能访问80

https://172.17.100.101/ 公网172.17.100.101只能访问443

也可以详细测试

① 在rs1 上设置一个测试一面

vim /data/web/test.html

real server 1

② 在rs2 上设置一个测试一面

vim /data/web/test.html

real server 2

③ 网页访问http://172.17.100.100/test.html或https://172.17.100.101/test.html 发现有real server 1也有real server 2

（2）测试keepalived的双主方式

① 使keepalive 的任意一个宕机

service keepalived stop

会发现服务能照常访问，另一个机器80、443都能访问，且宕机的VIP漂移到了另一个服务器上

实验三：实现keepalived主从方式高可用基于LVS-NAT模式的应用实战：

实验原理：

主从：一主一从，主的在工作，从的在休息；主的宕机了，VIP和DIP都漂移到从上，由从提供服务，因为DIP需被rs作为网关，所以也需漂移

1、环境准备

机器名称

IP配置

服务角色

备注

vs-server-master

VIP：172.17.100.100

DIP：192.168.30.100

负载均衡器

主服务器

开启路由功能

配置keepalived

lvs-server-backup

VIP：172.17.100.100

DIP：192.168.30.100

后端服务器

从服务器

开启路由功能

配置keepalived

rs01

RIP：192.168.30.107

后端服务器

网关指向DIP

rs02

RIP：192.168.30.7

后端服务器

网关指向DIP

注意：要确保rs和DIP在一个网段，且不和VIP在一个网段

2、在lvs-server-master 主上

（1）vim keepalived.conf

global_defs {
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from root@along.com
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout
router_id keepalived_lvs
}vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}
virtual_ipaddress {
172.17.100.100
192.168.30.100
}
}virtual_server 172.17.100.100 {
delay_loop
lb_algo wrr
lb_kind NAT
nat_mask 255.255.255.255
persistence_timeout
protocol TCP real_server 192.168.30.107 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
} real_server 192.168.30.7 {
weight
HTTP_GET {
url {
path /
}
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
}
}
}

（2）因为是NAT模式，所以需开启路由转发功能

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1

sysctl -p 读一些，使参数生效

（3）开启keepalived 服务

service keepalived start

能看到网卡别名 和 负载均衡策略已经设置好了

ipvsadm -Ln

（4）因为是主从方式，所以从上的配置和主只有一点差别；所以可以把这个配置文件拷过去

scp /etc/keepalived/keepalived.conf @172.17.11.11:

3、在lvs-server-backup 从上

（1）只需改②实例段，其他都不要变，保证一模一样

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth1
virtual_router_id
priority
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass along
}

（2）因为是NAT模式，所以需开启路由转发功能

① vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1

② sysctl -p 读一些，使参数生效

（3）开启keepalived 服务

service keepalived start

负载均衡策略已经设置好了，注意：主director没有宕机，从上就不会有VIP

ipvsadm -Ln 可能过一会才会显示

4、在real server 上

（1） 开启事前准备好的web服务

systemctl start nginx

systemctl start mariadb

systemctl start php-fpm

（2）因为是NAT模式，需在rs上设置

只需把网关指向DIP

route add default gw 192.168.30.100

5、测试

（1）lvs负载均衡作用是否开启

客户端访问http://172.17.100.100/

也可以详细测试

① 在rs1 上设置一个测试一面

vim /data/web/test.html

real server 1

② 在rs2 上设置一个测试一面

vim /data/web/test.html

real server 2

③ 网页访问http://172.17.100.100/test.html 发现有real server 1也有real server 2

（2）测试keepalived的主从方式

① 使keepalive 的主宕机

service keepalived stop

会发现服务能照常访问，但是VIP 和DIP 都漂移到了从上

从多了网卡别名，且地址是VIP

③ 使keepalive 的主重新开启服务，因为主的优先级高，所以VIP和DIP又重新漂移到了主上

实验四：实现keeaplived 故障通知机制

1、编写好脚本

脚本主要内容：检测到主从发生变化，或错误，给谁发邮件；邮件内容是：在什么时间，谁发生了什么变化

vim /etc/keepalived/notify.sh

#!/bin/bash
# Author: www.magedu.com
contact='root@localhost'
notify() {
mailsubject="$(hostname) to be $1: vip floating"
mailbody="$(date +'%F %H:%M:%S'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1"
echo $mailbody | mail -s "$mailsubject" $contact
}
case $ in
master)
notify master
exit
;;
backup)
notify backup
exit
;;
fault)
notify fault
exit
;;
*)
echo "Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}"
exit
;;
esac

脚本加权限 chmod +x /etc/keepalived/notify.sh

2、在keepalived 的配置文件调用脚本

在instance 实例段添加，注意脚本的路径

notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"

例：

实验五：实现keepaplived自定义脚本检测功能

原理：在keepalived的配置文件中能直接定义脚本，且能在instance 实例段直接调用生效

方案一：检测是否存在down文件，来实现主从的调整

1、在实例段上边定义一个脚本

vim keepalived.conf

vrrp_script chk_down { #定义一个脚本，脚本名称为chk_down
script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0" #检查这个down文件，若存在返回值为1，keepalived会停止；不存在返回值为0，服务正常运行；这里的exit和bash脚本里的return很相似
interval #每2秒检查一次
}

2、在instance 实例段可以直接调用这个脚本

track_script {
chk_down
}

3、检测

在主上，创建一个/etc/keepalived/down 文件，主的keepalived服务立刻停止，VIP漂到从上，从接上服务；

down文件一旦删除，主的keepalived服务会立即启动，若优先级高或优先级低但设置的抢占，VIP会重漂回来，接上服务。

方案二：检测nginx服务是否开启，来实现调整主从

1、在实例段上边定义一个脚本

vrrp_script chk_nginx {
script "killall -0 nginx" #killall - 检测这个进程是否还活着，不存在就减权重
interval #每2秒检查一次
fall #失败2次就打上ko的标记
rise #成功2次就打上ok的标记
weight - #权重，优先级-，若为ko
}

2、在instance 实例段可以直接调用这个脚本

track_script {
chk_nginx
}

3、检测

若主的nginx服务没有开启，则每2秒-4的权重，当优先级小于从，VIP漂到从上，从接上服务；

若主的nginx服务开启，重读配置文件，优先级恢复，VIP回到主上，主恢复服务；