LVS+Keeplived原理与实现

本文详细介绍了LVS(Linux Virtual Server)的NAT和DR模式,以及如何手动配置LVS负载均衡。同时,讨论了Keeplived在实现高可用性中的作用,利用VRRP协议防止单点故障。通过配置Keeplived和LVS,创建了一个高可用的负载均衡集群,并进行了测试验证其负载分配和故障切换功能。

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LVS介绍

常用的软负载均衡由如下几种

  1. nginx+keeplived
  2. LVS+keeplived
  3. Haproxy+keeplive
  4. DNS负载均衡

LVS是四层负载均衡,也就是说建立在OSI模型的第四层——传输层之上,传输层上有我们熟悉的TCP/UDP,LVS支持TCP/UDP的负载均衡。
LVS的转发主要通过修改IP地址(NAT模式,分为源地址修改SNAT和目标地址修改DNAT)、修改目标MAC(DR模式)来实现。

主要有NAT模式和DR模式。

  • NAT模式下负载均衡服务器通过修改目的IP来使请求转发到下游的web服务器。响应从web服务器到负载均衡服务器然后再按原路返回。
  • DR模式下负载均衡服务器与下游WEB服务器共用一个虚拟IP,负载均衡服务器将请求中的mac地址修改为下游的web服务器所在的mac地址,而不修改目标IP地址。响应从web服务器直接返回给请求客户端,不经过负载均衡服务器。
    下面两个如表明了请求和响应的路径。
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

手动实现LVS负载均衡

  1. 负载均衡服务器配置

添加虚拟服务指定对外IP(VIP)添加虚拟服务指定对外IP(VIP)
ipvsadm -A -t 192.168.40.17:80 -s rr

针对LVS服务器注册真实WEB服务器IP
ipvsadm -a -t

### 配置LVSKeepalived #### 安装必要的软件包 为了利用Linux内核提供的LVS能力,需要安装`ipvsadm`作为管理工具。此过程涉及解压源文件并编译安装指定版本的`ipvsadm-1.24.tar.gz`[^1]。 ```bash $ tar zxvf ipvsadm-1.24.tar.gz $ cd ipvsadm-1.24 $ ln -s /usr/src/kernels/2.6.18-194.el5-x86_64 /usr/src/linux $ make $ make install ``` #### 设置两台LVS负载均衡器 构建高可用性的基础在于设置至少两个冗余节点,在本案例中分别为LVS_01 (IP: 192.168.30.14) 和 LVS_02 (IP: 192.168.30.15),并通过Keepalived实现自动故障转移机制[^2]。 #### Keepalived配置要点 Keepalived依据VRRP协议运作,用于决定哪一台机器担任主服务器角色,并通过特定配置项设定浮动IP地址。当检测到当前活动节点失效时,备用节点会接管其职责连同对应的虚拟IP资源继续对外提供服务[^3]。 对于具体的Keepalived配置文件(`/etc/keepalived/keepalived.conf`)来说: - `vrrp_instance VI_1 { ... }`: 定义了一个名为VI_1的实例。 - 使用`state MASTER|BACKUP`指明初始状态; - 利用`priority`数值定义优先级,较高者更可能成为master; - 浮动IP由`virtual_ipaddress { ... }`部分声明。 #### 实现高可用架构的意义 随着企业对信息技术依赖度的增长,确保系统和服务的高度可靠变得至关重要。采用像LVS加Keepalived这样的解决方案能够有效提升系统的稳定性和连续性,满足现代商业环境中对于数据传输效率及安全的要求[^4]。 #### TUN模式特性说明 在某些应用场景下,可以选择TUN模式部署LVS集群。这种模式允许真实服务器分布在全球各地的不同网络位置上,只要它们具备公共互联网访问权限即可正常工作。值得注意的是,此时的真实服务器不应将其默认网关指向调度器(director)[^5]。
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