lvs+keepalived实现高可用负载均衡

最新推荐文章于 2025-06-06 11:50:13 发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zxy15771771622/article/details/79318410
本文介绍如何使用LVS和Keepalived搭建高可用负载均衡集群，包括配置步骤及故障转移测试。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

一、lvs

1.名词解释
LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。
2.lvs的技术简介
以下引用自百度百科
【1】技术简介
LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。
【2】集群采用三层结构
一般来说，LVS集群采用三层结构，其主要组成部分为：
A、负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。
B、服务器池（server pool），是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。
C、共享存储（shared storage），它为服务器池提供一个共享的存储区。
3.三种 IP 负载均衡技术
这里写图片描述
在已有的IP负载均衡技术中，主要有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极大地提高系统的伸缩性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术。
二、keepalived

1.作用
主要用作RealServer的健康状态检查以及LoadBalance主机和BackUP主机之间failover的实现。如果有一台web服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。

**三、LVS（IP负载均衡）+Keepalived的部署**

这里我们采用VS/DR
实验环境： rhel6
server1: 172.25.70.1
server2: 172.25.70.2
server3: 172.25.70.3
server4: 172.25.70.4

server1为调度服务器（vs），server2和server3为rs（真实的后端服务器），server4为keepalived备机
1.利用ipvsadm
利用ipvsadm内核功能，(不需要开启，用户层面需要控制这个服务，调用脚本来保存)策略)

  • 所需软件：ipvsadm-1.26-2.el6.x86_64 (配置yum源） 添加如下：
[HighAvailability]
name=HighAvailability
baseurl=http://172.25.70.250/rhel6.5/HighAvailability
gpgcheck=0


[ResilientStorage]
name=ResilientStorage
baseurl=http://172.25.70.250/rhel6.5/ResilientStorage
gpgcheck=0


[ScalableFileSystem]
name=ScalableFileSystem
baseurl=http://172.25.70.250/rhel6.5/ScalableFileSystem
gpgcheck=0


[LoadBalancer]
name=LoadBalancer
baseurl=http://172.25.70.250/rhel6.5/LoadBalancer
gpgcheck=0
  • 安装
[root@server1 ~]# yum install ipvsadm -y
  • 调度服务器（vs）做如下配置（server1）
[root@server1 ~]# ip addr add 172.25.70.100/24 dev eth0   #添加一个vip
[root@server1 ~]# ipvsadm -A -t 172.25.70.100:80 -s rr
[root@server1 ~]# ipvsadm -a -t 172.25.70.100:80 -r 172.25.70.2:80 -g
[root@server1 ~]# ipvsadm -a -t 172.25.70.100:80 -r 172.25.70.3:80 -g

添加一个vip（调度服务器的虚拟ip）以及为该vip绑定两个rs(真实的后端服务器)的ip,他们的监听端口都为80

  • 在rs上做下面配置（server2&&server3）
    我们在真实的服务器上自然也需要添加vip，但是需要安装arptables_jf插件，然后在该插件上做一些策略，使得ip地址为vip的数据包，在进入rs的时候被丢弃，并且rs的数据包在出去的时候广播的是自己真实的ip而不是vip
[root@server2 ~]# yum install arptables_jf -y

[root@server2 ~]# arptables -A IN -d 172.25.70.100 -j DROP
[root@server2 ~]# arptables -A OUT -s  172.25.70.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.70.2
[root@server2 ~]# ip addr add 172.25.70.100/24 dev eth0
server3同理
  • 在server2&&serer3的apache的默认发布目录下分别编辑这样的页面
[root@server2 ~]# vim /var/www/html/index.html 
<h1>the page from server2</h1>

[root@server3 ~]# vim /var/www/html/index.html 
<h1>the page from server3</h1>
  • 测试，通过访问vip看是否能在rs键实现轮循
[root@foundation70 kiosk]# curl 172.25.70.100
<h1>the page from server3</h1>

[root@foundation70 kiosk]# curl 172.25.70.100
<h1>the page from server2</h1>

测试成功，同时我们可以查看该vip的访问对应哪一台服务器的mac地址

[root@foundation70 kiosk]# arp -an | grep 100
? (172.25.70.100) at 52:54:00:ff:a3:61 [ether] on br0
You have new mail in /var/spool/mail/kiosk

这里写图片描述
如你所料，对应的是vs的mac地址，具体原理可以参见这篇博客（我感觉不可能有人家写的具体详细～～）

2.keepalived的安装和部署

  • 安装keepalived
    需要的材料：keepalived-1.3.6.tar.gz libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rp
[root@server1 ~]# tar -zxf keepalived-1.3.6.tar.gz
[root@server1 ~]# yum install libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm openssl-devel libnl-devel iptables-devel -y
[root@server1 ~]# cd keepalived-1.3.6
[root@server1 keepalived-1.3.6]# ./configure --prefix=/usr/local/keepalived --with-init=SYSV        #编译检查
[root@server1 keepalived-1.3.6]# make
[root@server1 keepalived-1.3.6]# make install
  • 做4个软连接，方便后续操作
[root@server1 keepalived-1.3.6]# ln -s /usr/local/keepalived/etc/keepalived/ /etc/
[root@server1 keepalived-1.3.6]# ln -s /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/ 
[root@server1 keepalived-1.3.6]# ln -s /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/ 
[root@server1 keepalived-1.3.6]# ln -s /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /sbin/
[root@server1 keepalived-1.3.6]# chmod +x /etc/init.d/keepalived  #为启动脚本加上可执行权限
  • 由于我们接下来修改的keepalived的配置文件，会给我们自动添上vip，所以我们先把之前做实验的vip删除
[root@server1 keepalived-1.3.6]# ip addr del 172.25.70.100/24 dev eth0
  • 检查一下server1的iptables的策略，如果出现下图策略，则删除
    这里写图片描述
  • 更改keepalived的配置文件
[root@server1 keepalived]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
        2721671190@qq.com    #接收警报的 email 地址,可以添加多个
   }
   notification_email_from  keepalived@server1.example.com #设置邮件的发送地址
   smtp_server 127.0.0.1     #设置 smtp server 地址
   smtp_connect_timeout 30   #设置连接 smtp 服务器超时时间
   router_id LVS_DEVEL       #load balancer 的标识 ID,用于 email 警报
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER             #该服务器的状态为master
    interface eth0           #高可用监测的网络接口
    virtual_router_id 51     #主、备机的 virtual_router_id 必须相同,取值 0-255
    priority 100             #主机的优先级,备份机改为 50,主机优先级一定要大于备机
    advert_int 1             #主备之间的通告间隔秒数
    authentication {         #主备切换时的验证
        auth_type PASS       #设置验证类型,主要有 PASS 和 AH 两种
        auth_pass 1111       #设置验证密码,在一个 vrrp_instance 下,MASTER 与 BACKUP 必须使用相同的密码才能正常通信
    }
virtual_ipaddress {          #设置虚拟 IP 地址,可以设置多个虚拟 IP 地址,每行一个
        172.25.70.100
    }
}

virtual_server 172.25.70.100 80 {     #定义虚拟服务器
    delay_loop 6                      #每隔 6 秒查询 realserver 状态
    lb_algo rr                        #lvs 调度算法,这里使用轮叫
    lb_kind DR                        #LVS 是用 DR 模式
    #persistence_timeout 50
    protocol TCP                      #指定转发协议类型,有 tcp 和 udp 两种

    real_server 172.25.70.2 80 {      #realserve 的状态检测设置部分,单位是秒
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_timeout 3     #10 秒无响应超时
                nb_get_retry 3        #重试次数
                delay_before_retry 3  #重试间隔
        }
    }
real_server 172.25.70.3 80 {          #realserve 的状态检测设置部分,单位是秒
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_timeout 3     #10 秒无响应超时
                nb_get_retry 3        #重试次数
                delay_before_retry 3  #重试间隔
        }
    }
}

注意：persistence_timeout 表示会话保持时间,单位是秒,这个选项对于动态网页是非常有用的,为集群系统中 session 共享提供了一个很好的解决方案。有了这个会话保持功能,用户的请求会被一直分发到某个服务节点,直到超过这个会话保持时间。需要注意的是,这个会话保持时间,是最大无响应超时时间,也就是说用户在操作动态页面时,如果在 50 秒内没有执行任何操作,那么接下来的操作会被分发到另外节点,但是如果一直在操作动态页面,则不受 50 秒的时间限制。

[root@server1 keepalived]# /etc/init.d/keepalived restart   #重启服务

我们说keepalived可以自动添加vip，并具有安全检查的功能，即后端的服务器挂掉，可以检测出来，来测试一下
成功添加上vip
这里写图片描述
自动安全检查

[root@server2 ~]# /etc/init.d/httpd stop  #down掉后端一台服务器
[root@server1 keepalived]# ipvsadm -Ln    #在活跃的rs中没有server2的ip
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.25.70.100:80 rr
  -> 172.25.70.3:80               Route   1      0          0

这样我们在测试机上就只能访问到server3的apache网页信息

[root@foundation70 keepalived]# curl 172.25.70.100
<h1>the page from server3</h1>

[root@foundation70 keepalived]# curl 172.25.70.100
<h1>the page from server3</h1>

而如果没有keepalived，后端一台服务器挂掉结果

[root@server1 keepalived]# /etc/init.d/keepalived  stop
[root@server2 ~]# /etc/init.d/httpd stop
[root@foundation70 keepalived]# curl 172.25.70.100   #结果是都不能访问
curl: (7) Failed connect to 172.25.70.100:80; No route to host
You have new mail in /var/spool/mail/kiosk

3.高可用
我们假设这么一种情况，如果部署keepalived的服务器（即本实验的server1挂掉）那么很显然，我们后端的服务器将都不能访问，为了解决这种问题，下面实验我们要做主备模式的keepalived，实现高可用。

  • 在server4上安装keepalived，直接拷贝server1上的keepalived
[root@server1 local]# scp -r keepalived/ server4:/usr/local/
  • 为server4做四个软连接并加上启动脚本的执行权限
[root@server4 ~]# ln -s /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /sbin/
[root@server4 ~]# ln -s /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
[root@server4 ~]# ln -s /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/
[root@server4 ~]# ln -s /usr/local/keepalived/etc/keepalived/ /etc/
[root@server4 ~]# chmod +x /etc/init.d/keepalived
  • 更改配置文件，只需要更改state和priorit
[root@server4 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
        2721671190@qq.com    #接收警报的 email 地址,可以添加多个
   }
   notification_email_from  keepalived@server1.example.com #设置邮件的发送地址
   smtp_server 127.0.0.1     #设置 smtp server 地址
   smtp_connect_timeout 30   #设置连接 smtp 服务器超时时间
   router_id LVS_DEVEL       #load balancer 的标识 ID,用于 email 警报
}

vrrp_instance VI_1 {
    state ABCKUP             #该服务器的状态为master
    interface eth0           #高可用监测的网络接口
    virtual_router_id 51     #主、备机的 virtual_router_id 必须相同,取值 0-255
    priority 50              #主机的优先级,备份机改为 50,主机优先级一定要大于备机
    advert_int 1             #主备之间的通告间隔秒数
    authentication {         #主备切换时的验证
        auth_type PASS       #设置验证类型,主要有 PASS 和 AH 两种
        auth_pass 1111       #设置验证密码,在一个 vrrp_instance 下,MASTER 与 BACKUP 必须使用相同的密码才能正常通信
    }
virtual_ipaddress {          #设置虚拟 IP 地址,可以设置多个虚拟 IP 地址,每行一个
        172.25.70.100
    }
}

virtual_server 172.25.70.100 80 {     #定义虚拟服务器
    delay_loop 6                      #每隔 6 秒查询 realserver 状态
    lb_algo rr                        #lvs 调度算法,这里使用轮叫
    lb_kind DR                        #LVS 是用 DR 模式
    #persistence_timeout 50
    protocol TCP                      #指定转发协议类型,有 tcp 和 udp 两种

    real_server 172.25.70.2 80 {      #realserve 的状态检测设置部分,单位是秒
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_timeout 3     #10 秒无响应超时
                nb_get_retry 3        #重试次数
                delay_before_retry 3  #重试间隔
        }
    }
real_server 172.25.70.3 80 {          #realserve 的状态检测设置部分,单位是秒
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_timeout 3     #10 秒无响应超时
                nb_get_retry 3        #重试次数
                delay_before_retry 3  #重试间隔
        }
    }
}
[root@server4 ~]# /etc/init.d/keepalived  start
Starting keepalived:                                       [  OK  ]
  • 为servre4上安装ipvsadm，同server1
[root@server4 ~]# yum install ipvsadm -y
  • 测试
[root@server4 ~]# ipvsadm -Ln     #策略因为配置文件自动添加
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.25.70.100:80 rr
  -> 172.25.70.2:80               Route   1      0          0         
  -> 172.25.70.3:80               Route   1      0          0         
[root@server1 local]# /etc/init.d/keepalived stop  #挂掉server1的keepalived
[root@foundation70 keepalived]# curl 172.25.70.100  #成功访问server2&&server3，并且是轮叫模式
<h1>the page from server3</h1>

[root@foundation70 keepalived]# curl 172.25.70.100
<h1>the page from server2</h1>
[root@foundation70 keepalived]# arp -an | grep 100   #查看该vip处于的mac地址
? (172.25.70.100) at 52:54:00:5f:de:54 [ether] on br0
You have new mail in /var/spool/mail/kiosk

和server4的mac地址一致。证明server4的keepalived生效
这里写图片描述

打开master的keepalived服务

[root@server1 local]# /etc/init.d/keepalived start
Starting keepalived:                                       [  OK  ]

再次访问server2&&server3，并查看mac地址，发现mac地址改变
这里写图片描述
来验证一下是否为serevr1的mac地址
这里写图片描述
证明主备模式的作用，当master恢复的时候，由于权值比较大的关系，所以是通过master的作用将数据包传递给后端的rs。

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今天直接开门见山了，直接说配置吧。首先介绍下我这的环境 如有问题，请联系我18500777133@sina.cn IP 安装软件 192.168.1.7 lvs1+keepalived master角色 192.168.1.8 lvs2+keepalived backup角色 192.168.1.6 web1-Nginx 192.168.1.4 web2-Nginx ...
借助LVS+Keepalived实现负载均衡
weixin_34248023的博客
05-02 131
借助LVS+Keepalived实现负载均衡 一、负载均衡：必不可少的基础手段 1.1 找更多的牛来拉车吧 当前大多数的互联网系统都使用了服务器集群技术，集群即将相同服务部署在多台服务器上构成一个集群整体对外提供服务，这些集群可以是Web应用服务器集群，也可以是数据库服务器集群，还可以是分布式缓存服务器集群等等。 cowls 古人有云：当一头牛拉...
LVS+keepalived
lancelot_m的博客
03-09 288
LVS(linux virtual server),虚拟服务器集群系统，主要组成部分： 1.负载均衡器(Director)，负责将客户请求调度到后端服务器上。 2.服务器池，是一组真实执行客户请求的服务器。 3.共享存储，为服务器池提供一个共享的存储区，使所有服务器拥有相同资源 LVS的三种负载均衡技术： 1.IP隧道(TUN) 2.DR：改写请求报文中的MAC地址 3.NAT：
使用Lvs+keepalived构建高可用负载均衡环境
本文将介绍如何使用Lvs+Keepalived构建一个高可用性的负载均衡解决方案。LVS（Linux Virtual Server）结合Keepalived可以提供一个免费且强大的集群系统，确保Web服务的持续性和可扩展性。 一、LVS简介 LVS是Linux...
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