lvs+keepalived集群架构服务

一，LVS功能详解

 

1.1 LVS（Linux Virtual Server）介绍

LVS是Linux Virtual Server 的简写（也叫做IPVS），意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统，可以在UNIX/LINUX平台下实现负载均衡集群功能。

 

1.2 企业网站LVS集群架构图

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1.3 IPVS软件工作层次图

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从上图我们看出，LVS负载均衡调度技术是在Linux内核中实现的，因此，被称之为Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server）。我们使用该软件配置LVS时候，不能直接配置内核中的ipbs，而需要使用ipvs管理工具ipvsadm进行管理，或者通过Keepalived软件直接管理ipvs。

 

1.4 LVS体系结构与工作原理简单描述

  • LVS集群负载均衡器接受服务的所有入站客户端计算机请求，并根据调度算法决定哪个集群节点应该处理回复请求。负载均衡器（简称LB）有时也被称为LVS Director（简称Director）。

  • LVS虚拟服务器的体系结构如下图所示，一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接，在他们的前端有一个负载调度器（Load Balancer）。 负载调度器能无缝地将网络请求调度到真实服务器上，从而使得服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能，高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响不需要作任何修改。系统的伸缩性通过在服务集群中透明地加入和删除一个节点来达到，通过检测节点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。由于我们的负载调度技术是在Linux内核中实现的，我们称之为Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server）。

 

1.5 LVS 基本工作过程图

LVS基本工作过程如下图所示：

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为了方便大家探讨LVS技术，LVS社区提供了一个命名的约定，内容如下表：

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LVS集群内部的节点称为真实服务器（Real Server）,也叫做集群节点。请求集群服务的计算机称为客户端计算机。 
与计算机通常在网上交换数据包的方式相同，客户端计算机，Director和真实服务器使用IP地址彼此进行通信。

不同架构角色命名情况如下图：

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1.6 LVS集群的3种常见工作模式介绍与原理讲解

IP虚拟服务器软件IPVS

  • 在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中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），大多数商业化的IP负载均衡调度器产品都是使用NAT的方法，如Cisco的额LocalDirector，F5，Netscaler的Big/IP和Alteon的ACEDirector。

  • 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），他们可以极大地提高系统的伸缩性。所以，IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术。淘宝开源的模式FULLNAT.

LVS的四种工作模式

  1. NAT（Network Address Translation）
  2. TUN（Tunneling）
  3. DR（Direct Routing）
  4. FULLNAT（Full Network Address Translation）
 

1.6.1 NAT模式-网络地址转换<==收费站模式（了解即可）

Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）

调度时：目的IP改成RIP（DNAT） 
返回时：源IP改成VIP（SNAT）

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NAT模式特点小结：

  1. NAT技术将请求的报文（DNAT）和响应的报文（SNAT），通过调度器地址重写然后在转发发给内部的服务器，报文返回时在改写成原来的用户请求的地址。
  2. 只需要在调度器LB上配置WAN公网IP即可，调度器也要有私有LAN IP和内部RS节点通信。
  3. 每台内部RS节点的网关地址，必须要配成调度器LB的私有LAN内物理网卡地址（LDIP），这样才能确保数据报文返回时仍然经过调度器LB。
  4. 由于请求与响应的数据报文都经过调度器LB，因此，网站访问量大时调度器LB有较大瓶颈，一般要求最多10-20台节点。
  5. NAT模式支持对IP及端口的转换，即用户请求10.0.0.1：80，可以通过调度器转换到RS节点的10.0.0.2：8080（DR和TUN模式不具备的）
  6. 所有NAT内部RS节点只需要配置私有LAN IP即可。
  7. 由于数据包来回都需要经过调度器，因此，要开启内核转发net.ipv4.ip_forward=1,当然也包括iptables防火墙的forward功能（DR和TUN模式不需要）。
 

1.6.2 TUN模式-（了解即可）

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增加一个IP头部。通过IP隧道进行通信（可以跨网段找到RS节点） 
TUN模式特点小结：

  1. 负载均衡器通过把请求的报文通过IP隧道的方式转发至真实服务器，而真实服务器将响应处理后直接返回给客户端用户。
  2. 由于真实服务器将响应处理后的报文直接返回给客户端用户，因此，最好RS有一个外网IP地址，这样效率才会更高。理论上：只要能出网即可，无需外网IP地址。
  3. 由于调度器LB只处理入站请求的报文。因此，此集群系统的吞吐量可以提高10倍以上，但隧道模式也会带来一定得系统开销。TUN模式适合LAN/WAN。
  4. TUN模式的LAN环境转发不如DR模式效率高，而且还要考虑系统对IP隧道的支持问题。
  5. 所有的RS服务器都要绑定VIP，抑制ARP，配置复杂。
  6. LAN环境一般多采用DR模式，WAN环境可以用TUN模式，但是当前在WAN环境下，请求转发更多的被haproxy/nginx/DNS调度等代理取代。因此，TUN模式在国内公司实际应用的已经很少。跨机房应用要么拉光纤成局域网，要么DNS调度，底层数据还得同步。
  7. 直接对外的访问业务，例如：Web服务做RS节点，最好用公网IP地址。不直接对外的业务，例如：MySQL，存储系统RS节点，最好用内部IP地址。
 

1.6.3 DR模式-直接路由模式(重点)

Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）

VS/DR模式是通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的，而真实服务器将响应后的处理结果直接返回给客户端用户。同VS/TUN技术一样，VS/DR技术可极大地提高集群系统的伸缩性。而且，这种DR模式没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求，但是要求调度器LB与正式服务器RS节点都有一块网卡连在同一物理网段上，即必须在同一个局域网环境。

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只修改目标MAC地址，通过MAC找到RS节点（无法跨网段找到RS节点） 
DR模式特点小结：

  1. 通过在调度器LB上修改数据包的目的MAC地址实现转发。（源IP地址仍然是CIP，目的IP地址仍然是VIP）
  2. 请求的报文经过调度器，而RS响应处理后的报文无需经过调度器LB，因此，并发访问量大时使用效率很高（和NAT模式相比）
  3. 因DR模式是通过MAC地址的改写机制实现的转发，因此，所有RS节点和调度器LB只能在一个局域网LAN中（缺点）
  4. RS节点的默认网关不需要是调度器LB的DIP，而直接是IDC机房分配的上级路由器的IP（这是RS带有外网IP地址的情况），理论讲：只要RS可以出网即可，不是必须要配置外网IP
  5. 由于DR模式的调度器仅进行了目的MAC地址的改写，因此，调度器LB无法改变请求的报文的目的端口（缺点）
  6. 当前，调度器LB支持几乎所有的UNIX，LINUX系统，但目前不支持WINDOWS系统。真实服务器RS节点可以是WINDOWS系统。
  7. 总的来说DR模式效率很高，但是配置也较麻烦，因此，访问量不是特别大的公司可以用haproxy/nginx取代之。这符合运维的原则：简单，易用，高效。日2000W PV或并发请求1万以下都可以考虑用haproxy/nginx（LVS NAT模式）
  8. 直接对外的访问业务，例如：Web服务做RS节点，RS最好用公网IP地址。如果不直接对外的业务，例如：MySQl，存储系统RS节点，最好只用内部IP地址。
 

1.6.4 FULLNAT模式-（了解即可）

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淘宝的LVS应用模式

FULLANT特点：

  1. 源IP改成不同的VIP和目的IP改成RIP
  2. RS处理完毕返回时，返回给不同的LVS调度器
  3. 所有LVS调度器之间通过session表进行Client Address的共享
 

1.7 LVS的调度算法

  • LVS的调度算法决定了如何在集群节点之间分布工作负荷。

  • 当Director调度器收到来自客户端计算机访问它的VIP上的集群服务的入站请求时，Director调度器必须决定哪个集群节点应该处理请求。Director调度器可用于做出该决定的调度方法分成两个基本类别： 
    固定调度方法：rr,wrr,dh,sh 
    动态调度算法：wlc,lc,lblc,lblcr,SED,NQ

10种调度算法见如下表格（rr,wrr,wlc重点）：

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1.8 LVS的调度算法的生产环境选型

  • 一般的网络服务，如Http，Mail，MySQL等，常用的LVS调度算法为： 
    • 基本轮叫调度rr算法
    • 加权最小连接调度wlc
    • 加权轮叫调度wrr算法
  • 基于局部性的最少链接LBLC和带复制的基于局部性最少链接LBLCR主要适用于Web Cache和Db Cache集群，但是我们很少这样用。（都是一致性哈希算法）
  • 源地址散列调度SH和目标地址散列调度DH可以结合使用在防火墙集群中，它们可以保证整个系统的唯一出入口。
  • 最短预期延时调度SED和不排队调度NQ主要是对处理时间相对比较长的网络服务。

实际使用中，这些算法的适用范围不限于这些。我们最好参考内核中的连接调度算法的实现原理，根据具体业务需求合理的选型。

 

1.9 LVS集群的特点

LVS集群的特点可以归结如下：

（1）功能：

实现三种IP负载均衡技术和10种连接调度算法的IPVS软件。在IPVS内部实现上，采用了高效的Hash函数和垃圾回收机制，能正确处理所调度报文相关的ICMP消息（有些商品化的系统反而不能）。虚拟服务的设置数目没有限制，每个虚拟服务都有自己的服务器集。它支持持久的虚拟服务（如HTTP Cookie 和HTTPS等需要该功能的支持），并提供详尽的统计数据，如连接的处理速率和报文的流量等。针对大规模拒绝服务（Deny of service）攻击，实现了三种防卫策略：有基于内容请求分发的应用层交换软件KTCPVS，它也是在Linux内核中实现。有相关的集群管理软件对资源进行检测，能及时将故障屏蔽，实现系统的高可用性。主，从调度器能周期性地进行状态同步，从而实现更高的可用性。

（2）适用性

  1. 后端真实服务器可运行任何支持TCP/IP的操作系统，包括Linux，各种Unix（如FreeBSD，Sun Solaris，HP Unix等），Mac/OS和windows NT/2000等。

  2. 负载均衡调度器LB能够支持绝大多数的TCP和UDP协议：

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无需对客户机和服务作任何修改，可适用大多数Internet服务。

  1. 调度器本身当前不支持windows系统。支持大多数的Linux和UINIX系统。

（3）性能

LVS服务器集群系统具有良好的伸缩性，可支持几百万个并发连接。配置100M网卡，采用VS/TUN或VS/DR调度技术，集群系统的吞吐量可高达1Gbits/s；如配置千兆网卡，则系统的最大吞吐量可接近10Gbits/s

（4）可靠性

LVS服务器集群软件已经在很多大型的，关键性的站点得到很好的应用，所以它的可靠性在真实应用得到很好的证实。

（5）软件许可证

LVS集群软件是按GPL（GNU Public License）许可证发行的自由软件，这意味着你可以得到软件的源代码，有权对其进行修改，但必须保证你的修改也是以GPL方式发行。

 

1.10 LVS的官方中文阅读资料

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二，手动实现LVS的负载均衡功能（DR模式）

 

2.1 安装LVS软件

 

2.1.1 LVS应用场景说明

1. 数据库及memcache等对内业务的负载均衡环境

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特别提示：上面的环境为内部环境的负载均衡模式，即LVS服务是对内部业务的，如数据库及memcache等的负载均衡

2. web服务或web cache等负载均衡环境

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提示： 
这个表格一般是提供Web或Web cache负载均衡的情况，此种情况特点为双网卡环境。这里把192.168.0.0/24假设为内网卡，192.168.200.0/24假设为外网卡。

 

2.1.2 实验一概述

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内部IP(eth)外部IP(eth1)角色备注
192.168.200.69 无 LVS负载均衡器 VIP:192.168.200.240网关为:192.168.200.100
192.168.200.96 无 Web01节点 网关为:192.168.200.100
192.168.200.97 无 Web02节点 网关为:192.168.200.100
192.168.200.98 无 内网客户端 网关为:192.168.200.100
无 192.168.1.100 外网客户端 不配网关
192.168.200.100 192.168.1.200 网关型防火墙 双网卡无网关
 

2.1.3 两台Web配置简单的nginx服务

过程略。

 
  1. echo "`hostname -I` sl" > /usr/local/nginx/html/index.html --->测试用
 

2.1.4 开始安装LVS

以下的安装都是在LVS LB 192.168.200.69上

 

1）下载相关软件包

wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.24.tar.gz # <===适合5.x系统

wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.26.tar.gz # <===适合6.x系统

 

2）安装准备命令

lsmod | grep ip_vs #查看linux内核是否有ipvs服务

uname -r #查看内核版本

cat /etc/redhat-release #查看系统版本

yum -y install kernel-devel #光盘安装

ls -ld /usr/src/kernels/2.6.32-431.el6.x86_64/ #安装完就会出现此目录

ln -s /usr/src/kernels/2.6.32-431.el6.x86_64/ /usr/src/linux #做一个软连接

ll -d /usr/src/linux/

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特别注意

此ln命令的链接路径要和uname -r输出结果内核版本对应，工作中如果做安装虚拟化可能有多个内核路径 
如果没有/usr/src/kernels/2.6.32-431.el6.x86_64/路径，很可能是因为缺少kernel-devel软件包。可通过yum进行安装 
centos5.x版本不能用ipvs1.26

 

lvs+keepalived所有包

链接：https://pan.baidu.com/s/1sZUVJA-9d1KHhsxVePssSQ 
提取码：wnyt

 

3）安装lvs命令

yum -y install libnl* popt* #需要通过公网源安装

tar xf ipvsadm-1.26.tar.gz -C /usr/src

cd /usr/src/ipvsadm-1.26/

make #直接编译不需要./configure

make install

which ipvsadm

/sbin/ipvsadm

 
  1. IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
  2. Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  3. -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

lsmod | grep ip_vs #执行完/sbin/ipvsadm就会有信息

 
  1. ip_vs 125220 0
  2. libcrc32c 1246 1 ip_vs
  3. ipv6 317340 270 ip_vs,ip6t_REJECT,nf_conntrack_ipv6,nf_defrag_ipv6
  4. #==>出现这个内容就表示LVS已经安装好，并加载到了内核

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LVS安装小结

1，CentOS5.X安装lvs，使用1.24版本。 
2，CentOS6.X安装lvs，使用1.26版本。 
3，安装lvs后，要执行ipvsadm把ip_vs模块加载到内核。

 

2.2 手动配置LVS负载均衡服务

 

2.2.1 手工添加lvs转发

 

（1）配置LVS虚拟IP（VIP）

ifconfig eth0:0 192.168.200.240/24

ifconfig eth0:0

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（2）手工执行配置添加LVS服务并增加两台RS

ipvsadm -C #清空ipvs历史设置,因为是刚配置的所以没有历史

ipvsadm --set 30 5 60 #设置超时时间,为了测试效果不写（tcp tcpfin udp）

ipvsadm -A -t 192.168.200.240:80 -s rr -p 20 --->为了测试效果,这里不需要写-p参数

ipvsadm -a -t 192.168.200.240:80 -r 192.168.200.96:80 -g -w 1

ipvsadm -a -t 192.168.200.240:80 -r 192.168.200.97:80 -g -w 1

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配置添加参数说明

 
  1. #说明：
  2. -A：添加一个虚拟路由主机（LB）
  3. -t：指定虚拟路由主机的VIP地址和监听端口
  4. -s：指定负载均衡算法
  5. -p：指定会话保持时间
  7. #说明：
  8. -a：添加RS节点
  9. -t：指定虚拟路由主机的VIP地址和监听端口
  10. -r：指定RS节点的RIP地址和监听端口
  11. -g：指定DR模式
  12. -w：指定权值
 

（3）查看lvs配置结果

ipvsadm -L -n

 
  1. IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
  2. Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  3. -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
  4. TCP 192.168.200.240:80 rr
  5. -> 192.168.200.96:80 Route 1 0 0
  6. -> 192.168.200.97:80 Route 1 0 0

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（4）ipvs配置删除方法

ipvsadm -D -t 192.168.200.240:80 -s rr #删除虚拟路由主机

ipvsadm -d -t 192.168.200.240:80 -r 192.168.200.96:80 #删除RS节点

此时，可以打开浏览器访问http://192.168.200.240体验结果，如果没意外，是无法访问的。（RS将包丢弃了）

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2.2.2 手工在RS端绑定

 

在Web01上操作

ifconfig lo:0 192.168.200.240/32 up #掩码必须设置32

ifconfig lo:0

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在Web02上操作

ifconfig lo:0 192.168.200.240/32 up #掩码必须设置32

ifconfig lo:0

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2.2.3 浏览器测试LVS转发效果

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注意： 
在测试时候你会发现刷新看的都是同一个RS节点 
这是因为浏览器的缓存问题 
因为没有-p：指定会话保持时间,所以直接再次可以访问 
不需要等一段时间以后，刷新就会重新负载均衡到新RS节点了

 

2.2.4 关于DR模式RS节点的ARP抑制的问题

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  • 因为在DR模式下，RS节点和LVS同处一个局域网网段内。
  • 当网关通过ARP广播试图获取VIP的MAC地址的时候
  • LVS和节点都会接收到ARP广播并且LVS和节点都绑定了192.168.200.240这个VIP，所以都会去响应网关的这个广播，导致冲突现象。
  • 因此，我们需要对RS节点做抑制ARP广播的措施。

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

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2.2.5 配置网关型防火墙

防火墙的双网卡都不要设置网关，因为自己的就网关

ip a

route -n --->防火墙不需要配置网关，因此没有默认路由信息

vim /etc/sysctl.conf --->开启网卡路由转发

 
  1. net.ipv4.ip_forward = 1 #修改为1

sysctl -p --->让配置即刻生效

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特别提示

Web01,Web02,LVS负载均衡器，以及内网客户端均将网关设置成网关型防火墙的eth0：192.168.200.100

 

2.2.6 配置内网客户端

内网客户端用于模拟lvs应用于内网的负载均衡情况 
比如lvs数据库读负载均衡，比如lvs memcached缓存组负载均衡 
由于这类型的负载均衡请求都是由内网服务器发起，因此用内网客户端来模拟

 

内网客户端访问测试

hostname -I #内网客户端IP

route -n #默认路由为网关防火墙

curl 192.168.200.240

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从上面可以看出，内网客户端模拟访问lvs负载均衡器，成功！

 

2.2.7 配置外网客户端

外网客户端模拟的是lvs转发外网用户访问需求给RS节点处理的情况 
模拟外网客户端，要求客户端不能配置任何网关

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由于外网客户端要访问内网的LVS需要经过网关防火墙的跳转，因此需要在防火墙服务器上做iptables的DNAT和SNAT，配置如下：

hostname -I 
192.168.200.100 （内网网卡） 192.168.1.100（外网网卡）

route -n

iptables -t nat -A PREROUTING -i eth1 -d 192.168.1.100 -p tcp --dport 80 -j DNAT --to-destination 192.168.200.240:80

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.200.0/24 -o eth1 -j SNAT --to-source 192.168.1.100

iptables -t nat -L -nv

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进行外网客户端访问LVS负载均衡器测试

访问防火墙的外网网卡IP经过iptables的跳转访问道了内网的lvs调度器,进而返回Web节点处理结果

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特别提示

由于浏览器缓存及LVS默认会话保持等影响，个人简单的测试切换RS的几率要很多次并且间隔一定时间访问才行。尽可能关闭浏览器换不同的客户端IP来测试，效果更明显一些。用单机测试是有这种情况（负载均衡的算法倾向于一个客户端IP定向到一个后端服务器，以保持会话连贯性），如果用两三台机器去测试也许就不一样。 
在测试访问的同时可以通过ipvsadm -Lnc来查看访问结果，如下所示：

ipvsadm -lnc

 
  1. IPVS connection entries
  2. pro expire state source virtual destination
  3. TCP 00:41 FIN_WAIT 192.168.1.200:43145 192.168.200.240:80 192.168.200.97:80
  4. TCP 00:40 FIN_WAIT 192.168.1.200:43143 192.168.200.240:80 192.168.200.97:80
  5. TCP 00:28 FIN_WAIT 192.168.1.200:43140 192.168.200.240:80 192.168.200.96:80
  6. TCP 00:29 FIN_WAIT 192.168.1.200:43141 192.168.200.240:80 192.168.200.97:80
  7. TCP 00:41 FIN_WAIT 192.168.1.200:43144 192.168.200.240:80 192.168.200.96:80
  8. TCP 00:39 FIN_WAIT 192.168.1.200:43142 192.168.200.240:80 192.168.200.96:80
  9. TCP 00:43 FIN_WAIT 192.168.1.200:43146 192.168.200.240:80 192.168.200.96:80

image_1cvarf0kt1v9ubm1q88nid1bvq7j.png-44.2kB

 

2.3 arp抑制技术参数说明

  •  arp_ignore-INTRGER
  • 定义对目标地址为本地IP的ARP询问不同的应答模式 
    • 0(默认值)：回应任何网络接口上对任何本地IP地址的arp查询请求。
    • 1：只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求
    • 2：只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求，且来访IP必须在该网络接口的子网段内。
    • 3：不回应该网络界面的arp请求，而只对设置的唯一和连接地址做出回应。
    • 4-7：保留未使用
    • 8：不回应所有（本地地址）的arp查询。
  • arp_announce-INTEGER
  • 对网络接口上，本地IP地址的发出的，ARP回应，作出相应级别的限制：确定不同程度的限制，宣布对来自本地源IP地址发出Arp请求的接口。 
    • 0（默认值）：在任意网络接口（eth0，eth1，lo）上的任何本地地址
    • 1：尽量避免不在该网络接口子网段的本地地址做出arp回应，当发起ARP请求的源IP地址是被设置应该经由路由达到此网络接口的时候很有用。此时会检查来访IP是否为所有接口上的子网段内IP之一。如果该来访IP不属于各个网络接口上的子网段内，那么将采用级别2的方式来进行处理。
    • 2：对查询目标使用最适当的本地地址，在此模式下将忽略这个IP数据包的源地址并尝试选择能与该地址通信的本地地址，首要是选择所有的网络接口的子网中外出访问子网中包含该目标IP地址的本地地址。如果没有合适的地址被发现，将选择当前的发送网络接口或其他的有可能接受到该ARP回应的网络接口来进行发送。限制了使用本地的vip地址作为优先的网络接口。
 

2.4 开发脚本配置LVS负载均衡器端

 

2.4.1 LVS负载均衡器端自动配置脚本：

 
  1. [root@lvs01 scripts]# cat ipvs_server.sh
  2. #!/bin/bash
  3. # author:Mr.chen
  4. #LVS scripts
  6. . /etc/init.d/functions
  8. VIP=192.168.0.240
  9. SUBNET="eth0:`echo $VIP | awk -F "." '{print $4}'`"
  10. PORT=80
  11. RIP=(
  13. 192.168.0.223
  14. 192.168.0.224
  16. )
  18. function start(){
  20. if [ `ifconfig | grep $VIP | wc -l` -ne 0 ];then
  21. stop
  22. fi
  23. ifconfig $SUBNET $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.0 up
  24. ipvsadm -C
  25. ipvsadm --set 30 5 60
  26. ipvsadm -A -t $VIP:$PORT -s rr -p 20
  27. for ((i=0;i<${#RIP[*]};i++))
  28. do
  29. ipvsadm -a -t $VIP:$PORT -r ${RIP[$i]} -g -w 1
  30. done
  31. }
  33. function stop(){
  35. ipvsadm -C
  36. if [ `ifconfig | grep $VIP | wc -l` -ne 0 ];then
  37. ifconfig $SUBNET down
  38. fi
  39. route del -host $VIP dev eth0 &>/dev/null
  40. }
  42. case "$1" in
  43. start)
  44. start
  45. echo "ipvs is started"
  46. ;;
  47. stop)
  48. stop
  49. echo "ipvs is stopped"
  50. ;;
  51. restart)
  52. stop
  53. echo "ipvs is stopped"
  54. start
  55. echo "ipvs is started"
  56. ;;
  57. *)
  58. echo "USAGE:$0 {start | stop | restart}"
  59. esac
 

2.4.2 RS节点Web服务器端自动配置脚本

 
  1. [root@web01 scripts]# cat rs_server.sh
  2. #!/bin/bash
  3. # author:Mr.chen
  4. # RS_sever scripts
  6. . /etc/rc.d/init.d/functions
  8. VIP=192.168.0.240
  10. case "$1" in
  11. start)
  12. echo "start LVS of REALServer IP"
  13. interface="lo:`echo $VIP | awk -F "." '{print $4}'`"
  14. /sbin/ifconfig $interface $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
  15. route add -host $VIP dev $interface
  16. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
  17. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
  18. echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
  19. echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
  20. ;;
  21. stop)
  22. interface="lo:`echo $VIP | awk -F "." '{print $4}'`"
  23. /sbin/ifconfig $interface down
  24. echo "STOP LVS of REALServer IP"
  25. echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
  26. echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
  27. echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
  28. echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
  29. ;;
  30. *)
  31. echo "Usage: $0 {start|stop}"
  32. exit 1
  33. esac
 

三，企业LVS负载均衡高可用最优方案（LVS+Keepalived）

 

3.1 实验二概述

image_1ctfn6smsos1r1u1m3him31bamd1.png-31.7kB

image_1ctfn76r4dd9119b29t1imp10e8de.png-22.8kB

 

3.2 LVS负载均衡器主和备安装LVS软件

安装过程过程略

模拟了真实环境主备都添加了一块新的网卡eth1

image_1cvd5k8491ivd1klj1ubh157j1do9m.png-39.7kB

image_1cvd5l28dp8h87af2q14tqpk613.png-39.8kB

 

3.3 两台Web服务器安装Web服务

安装过程略

 

3.4 LVS负载均衡器主和备安装Keepalived软件

yum -y install keepalived #光盘安装即可

image_1cvd26ua2jtk12rpo2o1okspvm9.png-131.6kB

 

3.5 仅实现LVS负载均衡器主和备的keepalived高可用功能

 

LVS负载均衡器主的keepalived配置文件内容如下

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

cat /etc/keepalived/keepalived.conf

 
  1. ! Configuration File for keepalived
  3. global_defs {
  4. notification_email {
  5. 1123400300@qq.com
  6. }
  7. notification_email_from yunjisuan
  8. smtp_server 127.0.0.1
  9. smtp_connect_timeout 30
  10. router_id LVS_01
  11. }
  13. vrrp_instance VI_1 {
  14. state MASTER
  15. interface eth1
  16. virtual_router_id 55
  17. priority 150
  18. advert_int 1
  19. authentication {
  20. auth_type PASS
  21. auth_pass 1111
  22. }
  23. virtual_ipaddress {
  24. 192.168.200.240/24 dev eth0 label eth0:240
  25. }
  26. }

image_1cvd5mm61ji0taa1dqi15vd13li20.png-52kB

 

LVS负载均衡器备的keepalived配置文件内容如下

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

cat /etc/keepalived/keepalived.conf

 
  1. ! Configuration File for keepalived
  3. global_defs {
  4. notification_email {
  5. 1123400300@qq.com
  6. }
  7. notification_email_from yunjisuan
  8. smtp_server 127.0.0.1
  9. smtp_connect_timeout 30
  10. router_id LVS_02
  11. }
  13. vrrp_instance VI_1 {
  14. state BACKUP
  15. interface eth1
  16. virtual_router_id 55
  17. priority 100
  18. advert_int 1
  19. authentication {
  20. auth_type PASS
  21. auth_pass 1111
  22. }
  23. virtual_ipaddress {
  24. 192.168.200.240/24 dev eth0 label eth0:240
  25. }
  26. }

image_1cvd5olke1851avr1jt817ve1b52d.png-52.3kB

 

3.6 添加LVS的负载均衡规则

以下操作过程，在LVS主和备上完全一样

ipvsadm -C

ipvsadm -A -t 192.168.200.240:80 -s rr

ipvsadm -a -t 192.168.200.240:80 -r 192.168.200.96:80 -g -w 1

ipvsadm -a -t 192.168.200.240:80 -r 192.168.200.97:80 -g -w 1

ipvsadm -Ln

image_1cvd5th9ig7n14h1a3rboe5p72q.png-46.2kB

image_1cvd5uh7acr71991jlv10vd1mfd37.png-45.8kB

 

3.7 启动LVS主和备的keepalived服务

 

在LVS主上

/etc/init.d/keepalived start

ifconfig

image_1cvd6197m9ra2tkihguo1ipo3k.png-109.9kB

 

在LVS副上

/etc/init.d/keepalived start

ifconfig

image_1cvd62bnq1d46snres31iip17ob41.png-96.5kB

 

特别提示

如果LVS副上没有VIP就对了。如果主副都有，那么请检查防火墙是否开启状态

 

手工在RS端绑定(工作环境需要写成脚本)

 

在Web01上操作

ifconfig lo:0 192.168.200.240/32 up #掩码必须设置32

image_1cvd6i6821qr6spae6e8l11tme4e.png-79.7kB

 

在Web02上操作

ifconfig lo:0 192.168.200.240/32 up #掩码必须设置32

image_1cvd6ief8h2nbnbve610jaa164r.png-81.5kB

 

3.8 内网客户端进行访问测试

curl 192.168.200.240

image_1cvd7s2vg1vhbghdq31inu1t3m9.png-41kB

 

在LVS主上进行访问连接查询

ipvsadm -Lnc

image_1cvd7smc41v3o1l6sajb1dkadnnm.png-56.8kB

 

在LVS主上停掉keepalived服务

/etc/init.d/keepalived stop

ifconfig | grep eth0:240

image_1cvd7tdbd5791ddqfgp1v9b16se13.png-18.2kB

 

在LVS副上查看VIP

ip a | grep eth0:240

image_1cvd7tuounmf1dnl1daqbfacm20.png-17.8kB

 

再次在内网客户端上进行访问测试

curl 192.168.200.240

image_1cvd7udsi1faj9hs2eu1uv81tmj2d.png-51.5kB

 

在LVS副上进行访问连接查询

ipvsadm -Lnc

image_1cvd7uqugm0jso51oj01qqh1hs32q.png-48.5kB

 

开启LVS主上的keepalived服务

/etc/init.d/keepalived start

ip a | grep eth0:240

image_1cvd7vfit1e4v7qh1jcodiqtd937.png-22.3kB

 

查看LVS副上VIP资源是否释放

ip a | grep eth0:240

ifconfig

image_1cvd805a31fvjm851knk1eu2eej3k.png-94.4kB

综上，至此基于LVS的keepalived高可用功能实验完毕

 

3.9 通过Keepalived对LVS进行管理的功能实现双实例

 

LVS负载均衡器主的keepalived配置文件内容如下

 
  1. ! Configuration File for keepalived
  3. global_defs {
  4. notification_email {
  5. 1123400300@qq.com
  6. }
  7. notification_email_from yunjisuan
  8. smtp_server 127.0.0.1
  9. smtp_connect_timeout 30
  10. router_id LVS_DEVEL
  11. }
  13. vrrp_instance VI_1 {
  14. state MASTER
  15. interface eth1
  16. virtual_router_id 55
  17. priority 150
  18. advert_int 1
  19. authentication {
  20. auth_type PASS
  21. auth_pass 1111
  22. }
  23. virtual_ipaddress {
  24. 192.168.200.240/24 dev eth0 label eth0:240
  25. }
  26. }
  28. vrrp_instance VI_2 {
  29. state BACKUP
  30. interface eth1
  31. virtual_router_id 56
  32. priority 100
  33. advert_int 1
  34. authentication {
  35. auth_type PASS
  36. auth_pass 1111
  37. }
  38. virtual_ipaddress {
  39. 192.168.200.250/24 dev eth0 label eth0:250
  40. }
  41. }
  43. virtual_server 192.168.200.240 80 {
  44. delay_loop 6
  45. lb_algo rr
  46. lb_kind DR
  47. nat_mask 255.255.255.0
  48. # persistence_timeout 50
  49. protocol TCP
  51. real_server 192.168.200.96 80 {
  52. weight 1
  53. TCP_CHECK {
  54. connect_timeout 3
  55. nb_get_retry 3
  56. delay_before_retry 3
  57. connetct_port 80
  58. }
  59. }
  60. real_server 192.168.200.97 80 {
  61. weight 1
  62. TCP_CHECK {
  63. connect_timeout 3
  64. nb_get_retry 3
  65. delay_before_retry 3
  66. connetct_port 80
  67. }
  68. }
  69. }
  71. virtual_server 192.168.200.250 80 {
  72. delay_loop 6
  73. lb_algo rr
  74. lb_kind DR
  75. nat_mask 255.255.255.0
  76. # persistence_timeout 50
  77. protocol TCP
  79. real_server 192.168.200.96 80 {
  80. weight 1
  81. TCP_CHECK {
  82. connect_timeout 3
  83. nb_get_retry 3
  84. delay_before_retry 3
  85. connetct_port 80
  86. }
  87. }
  88. real_server 192.168.200.97 80 {
  89. weight 1
  90. TCP_CHECK {
  91. connect_timeout 3
  92. nb_get_retry 3
  93. delay_before_retry 3
  94. connetct_port 80
  95. }
  96. }
  97. }
 

LVS负载均衡器备的keepalived配置文件内容如下

 
  1. ! Configuration File for keepalived
  3. global_defs {
  4. notification_email {
  5. 1123400300@qq.com
  6. }
  7. notification_email_from yunjisuan
  8. smtp_server 127.0.0.1
  9. smtp_connect_timeout 30
  10. router_id LVS_02
  11. }
  13. vrrp_instance VI_1 {
  14. state BACKUP
  15. interface eth1
  16. virtual_router_id 55
  17. priority 100
  18. advert_int 1
  19. authentication {
  20. auth_type PASS
  21. auth_pass 1111
  22. }
  23. virtual_ipaddress {
  24. 192.168.200.240/24 dev eth0 label eth0:240
  25. }
  26. }
  28. vrrp_instance VI_2 {
  29. state MASTER
  30. interface eth1
  31. virtual_router_id 56
  32. priority 150
  33. advert_int 1
  34. authentication {
  35. auth_type PASS
  36. auth_pass 1111
  37. }
  38. virtual_ipaddress {
  39. 192.168.200.250/24 dev eth0 label eth0:250
  40. }
  41. }
  43. virtual_server 192.168.200.240 80 {
  44. delay_loop 6
  45. lb_algo rr
  46. lb_kind DR
  47. nat_mask 255.255.255.0
  48. # persistence_timeout 50
  49. protocol TCP
  51. real_server 192.168.200.96 80 {
  52. weight 1
  53. TCP_CHECK {
  54. connect_timeout 3
  55. nb_get_retry 3
  56. delay_before_retry 3
  57. connetct_port 80
  58. }
  59. }
  60. real_server 192.168.200.97 80 {
  61. weight 1
  62. TCP_CHECK {
  63. connect_timeout 3
  64. nb_get_retry 3
  65. delay_before_retry 3
  66. connetct_port 80
  67. }
  68. }
  69. }
  71. virtual_server 192.168.200.250 80 {
  72. delay_loop 6
  73. lb_algo rr
  74. lb_kind DR
  75. nat_mask 255.255.255.0
  76. # persistence_timeout 50
  77. protocol TCP
  79. real_server 192.168.200.96 80 {
  80. weight 1
  81. TCP_CHECK {
  82. connect_timeout 3
  83. nb_get_retry 3
  84. delay_before_retry 3
  85. connetct_port 80
  86. }
  87. }
  88. real_server 192.168.200.97 80 {
  89. weight 1
  90. TCP_CHECK {
  91. connect_timeout 3
  92. nb_get_retry 3
  93. delay_before_retry 3
  94. connetct_port 80
  95. }
  96. }
  97. }
 

keepalived配置文件详解

 
  1. virtual_server 192.168.0.240 80 { #虚拟主机VIP
  2. delay_loop 6 #
  3. lb_algo rr #算法
  4. lb_kind DR #模式
  5. nat_mask 255.255.255.0 #掩码
  6. # persistence_timeout 50 #会话保持
  7. protocol TCP #协议
  8. real_server 192.168.0.223 80 { #RS节点
  9. weight 1 #权重
  10. TCP_CHECK { #节点健康检查
  11. connect_timeout 8 #延迟超时时间
  12. nb_get_retry 3 #重试次数
  13. delay_before_retry 3 #延迟重试次数
  14. connect_port 80 #利用80端口检查
  15. }
  16. }
  17. real_server 192.168.0.224 80 { #RS节点
 

特别提示

ipvsadm -C

以上keepalived配置文件在LVS主和备上都进行修改。 
然后在lvs服务器上通过ipvsadm -C清除之前设置的规则

image_1cvd8iagkq5312odqiv1l8i1nbd41.png-24.4kB

image_1cvd8imj883c1aklmav13tvn8l4e.png-24.7kB

 

重新启动Lvs主keepalived服务进行测试，操作过程如下

/etc/init.d/keepalived stop #关闭主LVS的keepalived服务

ipvsadm -Ln #没有ipvs规则

ip a | grep 240 #没有VIP

ip a | grep 250 #没有VIP

/etc/init.d/keepalived start #启动keepalived服务

ipvsadm -Ln #出现ipvs规则

ip a | grep 240 #出现VIP

ip a | grep 250 #出现VIP

image_1cvd8o3h7jpo15ponuretk1udm4r.png-82.7kB

 

重新启动Lvs备keepalived服务进行测试，操作过程如下

/etc/init.d/keepalived stop #关闭主LVS的keepalived服务

ipvsadm -Ln #没有ipvs规则

ip a | grep 240 #没有VIP

ip a | grep 250 #没有VIP

/etc/init.d/keepalived start #启动keepalived服务

ipvsadm -Ln #出现ipvs规则

ip a | grep 240 #没有240VIP证明双实例启动成功

ip a | grep 250 #出现VIP

image_1cvd8ujgqjnj11th1ie51v3771i6o.png-78.1kB

 

检测主备VIP情况

image_1cvd90e3p1gc1v845uf6kdgsg75.png-104kB

image_1cvd91ren12h11luhjhsg9715m7i.png-103.4kB

 

因为是双实例需要手工在RS端在绑定另一个VIP

 

在Web01上操作

ifconfig lo:1 192.168.200.250/32 up #掩码必须设置32

ifconfig lo:1

image_1cvd95gtkohk1jaguei1v5n24j8c.png-26kB

 

在Web02上操作

ifconfig lo:1 192.168.200.250/32 up #掩码必须设置32

ifconfig lo:1

image_1cvd959131dnv1d4a1i0i5b714qd7v.png-26.4kB

 

在内网客户端测试（因为之前已经测试过VIP漂移了这里就不演示了）

curl 192.168.200.240

curl 192.168.200.250

image_1cvd969aqnht12u41g141l2o1i8p99.png-51.8kB

 

附录：LVS集群分发请求RS不均衡生产环境实战解决

生产环境中ipvsadm -L -n 发现两台RS的负载不均衡，一台有很多请求，一台没有。并且没有请求的那台RS经测试服务正常，lo：VIP也有。但是就是没有请求

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) 
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags 
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn 
TCP 192.168.0.240:80 rr persistent 10 
-> 192.168.0.223:80 Route 1 0 0 
-> 192.168.0.224:80 Route 1 8 12758

问题原因：

persistent 10的原因，persistent会话保持，当clientA访问网站的时候，LVS把请求分发给了52，那么以后clientA再点击的其他操作其他请求，也会发送给52这台机器。

解决办法：

到keepalived中注释掉persistent 10 然后/etc/init.d/keepalived reload,然后可以看到以后负载均衡两边都均衡了。

其他导致负载不均衡的原因可能有：

    1. LVS自身的会话保持参数设置（-p 300,persistent 300）。优化：大公司尽量用cookies替代session
    2. LVS调度算法设置，例如：rr，wrr，wlc，lc算法
    3. 后端RS节点的会话保持参数，例如：apache的keepalive参数
    4. 访问量较少的情况，不均衡的现象更加明显
    5. 用户发送得请求时间长短，和请求资源多少大小。
posted @ 2019-07-24 15:13  L1n  阅读(983)  评论(0)  编辑  收藏  举报