【架构师之路】 LVS+Keepalived实现高可用负载均衡

一、原理        
1、概要介绍
        如果将TCP/IP划分为5层，则Keepalived就是一个类似于3~5层交换机制的软件，具有3~5层交换功能，其主要作用是检测web服务器的状态，如果某台web服务器故障，Keepalived将检测到并将其从系统中剔除，当该web服务器工作正常后Keepalived自动将其加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，而不需要人工干预，只需要人工修复故障的web服务器即可。
2、工作原理
        Keepalived基于VRRP协议来实现高可用解决方案，利用其避免单点故障，通常这个解决方案中，至少有2台服务器运行Keepalived，即一台为MASTER，另一台为BACKUP，但对外表现为一个虚拟IP，MASTER会发送特定消息给BACKUP，当BACKUP收不到该消息时，则认为MASTER故障了，BACKUP会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性，具体如下图：

图1 Keepalived原理图

        3层机理是发送ICMP数据包即PING给某台服务器，如果不痛，则认为其故障，并从服务器群中剔除。
        4层机理是检测TCP端口号状态来判断某台服务器是否故障，如果故障，则从服务器群中剔除。
        5层机理是根据用户的设定检查某个服务器应用程序是否正常运行，如果不正常，则从服务器群中剔除。
3、实际作用
        主要用作RealServer的健康检查，以及负载均衡设备MASTER和BACKUP之间failover的实现。

二、架构
        本系列文章以CentOS Linux release 6.0 (Final)为例，介绍用LVS+Keepalived实现高可用负载均衡。具体业务需求是用虚拟IP转发8080、25、21端口请求到后端的真实服务器来处业务逻辑，系统拓扑如下图所示：

图2 系统拓扑图

        客户端通过VIP（Virtual IP）（172.28.14.227/228/229）来访问负载均衡服务器，负载均衡服务器通过MASTER/172.28.19.92或BACKUP/172.28.19.93将请求分别转发给真实服务器（Web服务器/172.28.19.100/101/102、邮件服务器/172.28.19.103/104/105、文件服务器/172.28.19.106/107/108）。
        负载均衡服务器的MASTER和BACKUP上都必须安装LVS+Keepalived，下面开始安装和配置之旅。

三、LVS安装
        Master和Backup都必须安装LVS，安装ipvsadm步骤如下：
        （1）依赖包安装
        （2）ipvsadm安装
        OK，LVS就这么安装好了。

四、Keepalived安装
       Master和Backup都必须安装Keepalive，安装步骤如下：

五、配置
1、服务脚本
        将Keepalived做成服务启动（MASTER和BACKUP都是必须的），具体步骤如下：
        （1）拷贝服务启动脚本
        （2）拷贝配置文件
        （3）拷贝可执行文件
        （4）启动/停止服务
2、配置MASTER

4、配置Realserver

        注意脚本中红色部分，每块网卡绑定一个虚拟IP地址，如果绑定多个虚拟IP，则需要为每块网卡创建一个脚本，并且指定lo:X（比如：lo:0，lo:1等），另外，.和/etc/rc.d/funtions之间有空格。
        启动keepalived服务，并执行上述脚本，然后用ip a能确认是否有VIP地址。
        输入ipvsadm -Ln查看LVS工作状态。
        停止MASTER的keepalived服务，BACKUP能接管VIP地址，再次启动MASTER的keepalived服务，MASTER又能再一次接管VIP地址。
        如果这些你都搞定了，恭喜你，你已经拥有高可用服务了