LVS-DR群集和Keepalived

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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

LVS-DR群集和Keepalived
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


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


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


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
LVS-DR群集和Keepalived


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

LVS-DR群集和Keepalived
LVS-DR群集和Keepalived
LVS-DR群集和Keepalived
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

LVS-DR群集和Keepalived

LVS-DR群集和Keepalived
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 192.168.80.20:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.80.100:80 -r 192.168.80.21:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln

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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

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--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

LVS-DR群集和Keepalived
LVS-DR群集和Keepalived
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

LVS-DR群集和Keepalived
LVS-DR群集和Keepalived
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

LVS-DR群集和Keepalived
LVS-DR群集和Keepalived

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

LVS-DR群集和Keepalived

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30,备为99

  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##
}

客户机访问

访问192.168.80.100,隔一段时间进行刷新,轮询显示

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将主DRkeepalived服务关闭
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再次用客户机查看
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