LVS-DR群集和Keepalived

LVS-DR工作原理

为了方便进行分析，先将群集放在同一网络中

1、
Client向目标VIP发出请求，Director（负载均衡器）接收
2、
Director根据负载均衡算法选择RealServer_1，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为RealServer_1的MAC地址，然后在局域网上发送
3、
RealServer_1收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（RealServer事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，发送到局域网
4、
Client将收到回复报文。Client认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的

注意：如果跨网段，则报文通过路由器经由Internet返回给用户

遇到的ARP问题

在LVS-DR负载均衡集群中,负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址

在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱
当ARP广播发送到LVS-DR集群时，因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上，它们都会接收到ARP广播
只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播

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解决方案1

对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求

• 使用虚接口lo:0承载VIP地址

• 设置内核参数arp_ignore=1：系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

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RealServer返回报文（源IP是VIP）经路由器转发，重新封装报文时，需要先获取路由器的MAC地址

发送ARP请求时，Linux默认使用IP包的源IP地址（即VIP）作为ARP请求包中的源IP地址，而不使用发送接口的IP地址

如：ens33接口

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路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

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问题
路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给RealServer，导致Director的VIP失效

解决方法

对节点服务器进行处理，设置内核参数arp_announce=2系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址

Keepalived

案例分析

企业应用中，单台服务器承担应用存在单点故障的危险
单点故障一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害

工具介绍

专为LVS和HA设计的一款健康检查工具

• 支持故障自动切换（Failover）
• 支持节点健康状态检查（Health Checking）
• 官方网站：http://www.keepalived.org/

Keepalived原理介绍

1、keepalived采用VRRP热备份协议实现Linux 服务器的多机热备功能

2、VRRP（虚拟路由冗余协议）是针对路由器的一种备份解决方案。

3、由多台路由器组成一个热备份组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务

4、每个热备组内同时只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态

5、若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务

功能

1、支持故障自动切换（Failover）

2、支持节点健康状态检查（Health Checking）

判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当 master 故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切换回 master 节点

案例LVS-DR + Keepalived高可用群集部署

环境配置

主机	操作系统	IP地址	软件/安装包/工具
主DR 服务器：	CentOS7	192.168.80.10	ipvsadm、keepalived
备DR 服务器：	CentOS7	192.168.80.20	ipvsadm、keepalived
Web 服务器1：	CentOS7	192.168.80.30	httpd
Web 服务器2：	CentOS7	192.168.80.40	httpd
vip：		192.168.80.100
客户端：	Windows	192.168.80.200

LVS-DR部署（192.168.80.10、192.168.80.20）

配置负载调度器（主备相同）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

修改网卡配置，创建VIP：192.168.80.100

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.80.100
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.80.100 dev ens33:0

负载均衡策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.80.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.80.100:80 -r 192.168.80.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.80.100:80 -r 192.168.80.40:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln

配置节点服务器（192.168.80.30、192.168.80.40）

关闭防火墙，安装http软件包

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install httpd
systemctl start httpd

--192.168.80.30---
echo 'this is chen web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.80.40---
echo 'this is qian web!' > /var/www/html/index.html

编辑环回口地址

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.80.100
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.80.100 dev lo:0

编辑内核配置

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

sysctl -p

配置keepalived（主、备DR服务器上都要设置）

备份配置文件

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

vim keepalived.conf
......
global_defs {						#定义全局参数

–10行–修改，邮件服务指向本地

smtp_server 127.0.0.1

–12行–修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02

router_id LVS_01

14行修改，vrrp_strict：严格遵守VRRP协议。下列情况将会阻止启动Keepalived：1. 没有VIP地址。2. 单播邻居。3. 在VRRP版本2中有IPv6地址。

#vrrp_strict						#加注释
}
vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数

–20行–修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP

state MASTER

–21行–修改，指定承载vip地址的物理接口

  interface ens33

–22行–修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致

 virtual_router_id 10

–23行–修改，指定优先级，数值越大优先级越高，主为110，备为105

  priority 30
    advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
    authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
		auth_type PASS				#认证类型

–27行–修改，指定验证密码，主备服务器保持一致

        auth_pass abc123
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.80.100
    }
}

–36行–修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数

virtual_server 192.168.80.100 80 {
    delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
    lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)

–39行–修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)

lb_kind DR
persistence_timeout 50			#连接保持时间(秒)
protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议

–43行–修改，指定第一个Web节点的地址、端口

real_server 192.168.80.30 80 {
    weight 1					#节点的权重
    TCP_CHECK {
		connect_port 80			#添加检查的目标端口
		connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
		nb_get_retry 3			#添加重试次数
		delay_before_retry 4	#添加重试间隔
	}
}

	real_server 192.168.80.40 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
        weight 1
        TCP_CHECK {
			connect_port 80
			connect_timeout 3
			nb_get_retry 3
			delay_before_retry 4
		}
	}
##删除后面多余的配置##
}

global_defs {
      router_id lvs_01
}
vrrp_instance vi_1 {
      state MASTER
      interface ens33
      virtual_router_id 51
      priority 110
      advert_int 1
      authentication {
           auth_type PASS
           auth_pass 6666
 }
virtual_ipaddress {
      192.168.80.100
}
}
virtual_server 192.168.80.100 80 {
      lb_algo rr
      lb_kind DR
      persistence_timeout 6
      protocol TCP
real_server 192.168.80.30 80 {
      weight 1
      TCP_CHECK {
          connect_port 80
          connect_timeout 3
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
   }
}
real_server 192.168.80.40 80 {
      weight 1
      TCP_CHECK {
          connect_port 80
          connect_timeout 3
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
   }
}
}

客户机访问

访问192.168.80.100，隔一段时间进行刷新，轮询显示

将主DRkeepalived服务关闭

备用机 VIP偏移过来了

再次用客户机查看