LVS+Keepalived应该如何实现高可用负载均衡-创新互联

下文给大家带来LVS+Keepalived应该如何实现高可用负载均衡，希望能够给大家在实际运用中带来一定的帮助，负载均衡涉及的东西比较多，理论也不多，网上有很多书籍，今天我们就用创新互联在行业内累计的经验来做一个解答。

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用LVS+Keepalived实现高可用负载均衡，简单来说就是由LVS提供负载均衡，keepalived通过对rs进行健康检查、对主备机(director)进行故障自动切换，实现高可用。

1. LVS NAT模式配置
准备三台云服务器，一台director, 两台real server
dr1: 外网ip 192.168.75.130，内网ip 10.1.1.10

两台real server
rs1: 内网ip 10.1.1.11
rs2: 内网ip 10.1.1.12

两台real server的内网网关设置为dr1的内网ip 10.1.1.10

两个real server上都安装apache或者nginx（详细安装方法请参考之前的LAMP环境搭建）

dr1上安装ipvsadm

yum install -y ipvsadm
vi /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
增加
#! /bin/bash
# director 服务器上开启路由转发功能:
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# 关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth3/send_redirects

# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.1.1.0/24 -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.75.130:80 -s wrr
$IPVSADM -a -t 192.168.75.130:80 -r 10.1.1.11:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.75.130:80 -r 10.1.1.12:80 -m -w 1

运行脚本
/bin/bash /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

通过浏览器测试两台机器上的web内容，为了区分开，我们可以把apache的默认页修改一下：
rs1上： echo "

This is web1!

" > /usr/local/apache2/htdocs/index.html
rs2上： echo "

This is web2!

" > /usr/local/apache2/htdocs/index.html

找一台电脑测试：

[root@local ~]# curl 192.168.75.130

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.130

This is web2!

[root@local ~]# curl 192.168.75.130

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.130

This is web2!

在dr1上查看当前连接情况

[root@dr1 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
 -> RemoteAddress:Port          Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.75.130:80 wrr
 -> 10.1.1.11:80                Masq   1     0         2
 -> 10.1.1.12:80                Masq   1     0         2

2. LVS DR模式配置
准备三台服务器：
dr1

eth0 192.168.75.130

vip eth0:0: 192.168.75.100
rs1

eth0 rip: 192.168.75.131

vip lo:0: 192.168.75.100

rs2

eth0 rip: 192.168.75.132

vip lo:0: 192.168.75.100

在dr1上操作
vi /usr/local/sbin/lvs_dr.sh
增加

#! /bin/bash
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
ipv=/sbin/ipvsadm
vip=192.168.75.100
rs1=192.168.75.131
rs2=192.168.31.132
ifconfig eth0:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip dev eth0:0
$ipv -C
$ipv -A -t $vip:80 -s wrr
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 1
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

两台rs上：

vi /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh

增加
#! /bin/bash
vip=192.168.75.100
ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip lo:0
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

然后dr1上执行

bash /usr/local/sbin/lvs_dr.sh

两台rs上执行

bash /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh

找一台电脑测试：

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web2!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web2!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

在dr1上查看当前连接情况

[root@dr1 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
 -> RemoteAddress:Port          Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.75.100:80 wrr
 -> 192.168.75.131:80           Route  1     0         2
 -> 192.168.75.132:80           Route  1     0         2

3. LVS主要的调度算法
 
1：轮询算法(RR)就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上，该算法大的特点就是实现简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都是一样的，调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器。

2：加权轮询算法(WRR)主要是对轮询算法的一种优化与补充，LVS会考虑每台服务器的性能，并给每台服务器添加一个权值，如果服务器A的权值为1，服务器B的权值为2，则调度到服务器B的请求会是服务器A的两倍。权值越高的服务器，处理的请求越多。

3：最小连接调度算法(LC)将把请求调度到连续数量最小的服务器上。

4：加权最小连接算法(WLC)则是给每台服务器一个权值，调度器会尽可能保持服务器连接数量与权值之间的平衡。

5：基于局部性的最少连接调度算法(lblc)是请求数据包的目标IP地址的一种调度算法，该算法先根据请求的目标IP地址寻找最近的该目标IP地址所有使用的服务器，如果这台服务器依然可用，并且用能力处理该请求，调度器会尽量选择相同的服务器，否则会继续选择其他可行的服务器。

6：带复杂的基于局部性最少的连接算法(lblcr)激励的不是一个目标IP与一台服务器之间的连接记录，他会维护一个目标IP到一组服务器之间的映射关系，防止单点服务器负责过高。

7：目标地址散列调度算法(DH)也是根据目标IP地址通过散列函数将目标IP与服务器建立映射关系，出现服务器不可用或负载过高的情况下，发往该目标IP的请求会固定发给该服务器。

8：源地址散列调度算法(SH)与目标地址散列调度算法类似，但它是根据源地址散列算法进行静态分配固定的服务器资源。

4. LVS + keepalived实现高可用负载均衡(DR模式)

前面lvs已经成功实现了负载均衡，如果某台real server发生故障该怎么办呢？

这时就用到了keepalived，它可以对后端服务器进行健康检查，保证了后端服务器的高可用；同时，keepalived还使用了VRRP协议保证了主备机（Director）之间的高可用。

下面我们就开始配置LVS+keepalived

在刚才“LVS DR模式配置”的基础上增加一台备用director(dr2)

清除之前的配置，在dr1上执行

ipvsadm -C
ifconfig eth0:0down

yum install -y keepalived
安装好后，编辑配置文件 
vi /etc/keepalived/keepalived.conf
清空原文，加入如下内容：
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                #备用服务器上为 BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100                #备用服务器上为90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1234
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.75.100
    }
}
virtual_server 192.168.75.100 80 {
    delay_loop 6                #(每隔10秒查询realserver状态)
    lb_algo wlc                 #(lvs 算法)
    lb_kind DR                  #(Direct Route)
    persistence_timeout 60      #(同一IP的连接60秒内被分配到同一台realserver)
    protocol TCP                #(用TCP协议检查realserver状态)

    real_server 192.168.75.131 80 {
        weight 100              #(权重)
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 10      #(10秒无响应超时)
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
    }
    real_server 192.168.75.132 80 {
        weight 100
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 10
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
    }
}

在dr2上执行
yum install -y keepalived
yum install -y ipvsadm

把dr1上的配置文拷贝过来

scp 192.168.75.130:/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf

vi /etc/keepalived/keepalived.conf

从director的配置文件只需要修改

state MASTER -> state BACKUP
priority 100 -> priority 90

配置完keepalived后，需要开启端口转发（主从都要做）：
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

然后，两个rs上执行 /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh 脚本
最后，分别在两个director上启动keepalived服务，先主后从
/etc/init.d/keepalived start

注：启动keepalived服务会自动生成vip和ipvsadm规则，不需要再去执行上面提到的/usr/local/sbin/lvs_dr.sh 脚本。

测试

找一台电脑用crul测试：

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web2!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web2!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

模拟主director出现故障：

把主director上的keepalived服务停掉

[root@dr1 ~]# /etc/init.d/keepalived stop
停止 keepalived：                                         [确定]

在从director上查看日志

[root@dr2 ~]# tail -f /var/log/messages

May 18 12:10:56 dr2 Keepalived_vrrp[1641]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
May 18 12:10:57 dr2 Keepalived_vrrp[1641]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
May 18 12:10:57 dr2 Keepalived_vrrp[1641]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
May 18 12:10:57 dr2 Keepalived_vrrp[1641]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.75.100
May 18 12:10:57 dr2 Keepalived_healthcheckers[1640]: Netlink reflector reports IP 192.168.75.100 added
May 18 12:11:02 dr2 Keepalived_vrrp[1641]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.75.100

已经成功切换到从节点上

模拟real server出现故障：

把rs2上的httpd服务停掉

[root@rs2 ~]# /etc/init.d/httpd stop

找一台电脑用crul测试

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

[root@local ~]# curl 192.168.75.100

This is web1!

只有rs1可以访问到，rs2已被移除

看了以上关于LVS+Keepalived应该如何实现高可用负载均衡，如果大家还有什么地方需要了解的可以在创新互联行业资讯里查找自己感兴趣的或者找我们的专业技术工程师解答的，创新互联技术工程师在行业内拥有十几年的经验了。

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