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Keepalived+LVS-DR实现实现负载均衡高可用集群

[日期:2017-12-01] 来源:Linux社区  作者:bananaaa [字体: ]

第1章 LVS 简介

1.1 LVS介绍

LVS是Linux Virtual Server的简写,意为Linux虚拟服务器,是虚拟的服务器集群系统,可在UNIX/LINUX平台下实现负载均衡集群功能。该项目在1998年5月由章文嵩博士组织成立,是国内最早出现的自由软件项目之一

官网:http://www.linuxvirtualserver.org/index.html

中文资料:
LVS项目介绍          http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html
LVS集群的体系结构    http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.html
LVS集群中的IP负载均衡技术    http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html
LVS集群的负载调度    http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html

简单一句话,当并发超过了Nginx上限,就可以使用LVS了。
日1000-2000W PV或并发请求1万以下都可以考虑用Nginx。
大型门户网站,电商网站需要用到LVS。

1.1.1 LVS内核模块ip_vs介绍

早在2.2内核时,IPVS就已经以内核补丁的形式出现

从2.4.23版本开始,IPVS软件就合并到Linux内核常用版本的内核补丁的集合

从2.4.24以后IPVS已经成为Linux官方标准内核的一部分

说明:

LVS无需安装

安装的是管理工具,第一种叫ipvsadm,第二种叫keepalive

ipvsadm是通过命令行管理,而keepalive读取配置文件管理

后面我们会用Shell脚本实现keepalive的功能

Keepalived+LVS-DR实现实现负载均衡高可用集群 

第2章 LVS集群搭建

2.1 环境准备

主机名

主机IP

备注

lb03

10.0.0.15

01.Cent0S7.4系统,内存512M

02.防火墙firewall和Selinux关闭

03.web03和web04只安装Nginx软件,并满足

curl http://10.0.0.17/页尾得到结果为web03

curl http://10.0.0.18/页尾得到结果为web04

lb04

10.0.0.16

web03

10.0.0.17

web04

10.0.0.18

2.1 安装ipvsadm管理工具

 1 lsmod |grep ip_vs #查看系统的LVS模块->默认没有加载模块,需安装管理工具才会激活 2 yum -y install ipvsadm 

查看当前LVS状态,顺便激活LVS内核模块

 [root@lb03 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port          Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lb03 ~]# lsmod|grep ip_vs
ip_vs                141092  0
nf_conntrack          133387  1 ip_vs
libcrc32c              12644  3 xfs,ip_vs,nf_conntrack

注意ipvsadm -ln作用:健康检查,即当某台web服务器出现问题时LVS将自动踢出;等恢复后再添加进来

2.1.1 ①在eth0网卡绑定VIP地址(高可用)

 1 ip addr add 10.0.0.13/24 dev eth0 #lb服务的IP地址可扩展性较差,故使用VIP地址(删除del;显示show) 

2.1.2 ②清除当前所有LVS规则

 1 ipvsadm -C 

2.1.3 ③设置tcp、tcpfin、udp链接超时时间(s)

 1 ipvsadm --set 30 5 60 #控制浏览器与lb01的超时时间 

2.1.4 ④添加虚拟服务,调度算法见man ipvsadm

 1 ipvsadm -A -t 10.0.0.13:80 -s wrr -p 20 2 3 #LVS默认无80端口,需另外添加新的虚拟IP记录->控制lb01与web01、web02的超时时间 

2.1.5 ⑤将虚拟服务关联到真实服务上

1 ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.17:80 -g -w 1
2 
3 ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.18:80 -g -w 1

2.1.6 ⑥查看配置结果

[root@lb03 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)  #LVS版本号
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags    #协议(TCP)本地IP:端口 调度算法 标志(持续时间20s)
  -> RemoteAddress:Port          Forward Weight ActiveConn InActConn
    #后端节点IP:端口          工作模式 权重 已建立连接 正在连接
TCP  10.0.0.3:80 wrr persistent 20
  -> 10.0.0.17:80                Route  1      0          0
  -> 10.0.0.18:80                Route  1      0          0

2.2 web服务器配置

2.2.1 Ⅰ.在lo网卡绑定VIP地址

 1 ip addr add 10.0.0.13/32 dev lo 

2.2.2 Ⅱ.修改内核参数抑制ARP响应

cat >>/etc/sysctl.conf<<EOF  #其目的是为了让rs顺利发送mac地址给客户端
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
EOF

sysctl -p

查看结果

[root@lb03 ~]# ip a s eth0
eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
 link/ether 00:50:56:3b:cb:36 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet 10.0.0.13/24 scope global secondary eth0
    valid_lft forever preferred_lft forever
[root@web03 ~]# ip a s lo
lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 10.0.0.13/32 scope global lo
    valid_lft forever preferred_lft forever

2.2.3 Ⅲ.web浏览器测试

 1 http://10.0.0.13/ 

说明:当lb服务器断开连接后VIP会自动消失,重新连接后需再次添加VIP

2.2.4 Ⅳ. arp解析查看

 [root@lb04 ~]# arp -n
Address                  HWtype  HWaddress          Flags Mask            Iface
10.0.0.254              ether  00:50:56:e9:9f:2c  C                    eth0
10.0.0.18                ether  00:0c:29:ea:ca:55  C                    eth0
10.0.0.13                ether  00:0c:29:de:7c:97  C                    eth0
172.16.1.15              ether  00:0c:29:de:7c:a1  C                    eth1
10.0.0.17                ether  00:0c:29:4a:ac:4a  C                    eth0

至此,LVS集群配置完毕

注意:所有有访问的返回值都是10.0.0.3

lvs与nginx的不同就在于17和18并不通过IP地址访问,而是通过mac地址访问

至此,LVS集群配置完毕

2.2.4.1 存疑问题:使用抓包工具发现通信的是windows IP和lb03的80端口,但lb03没有80端口?

lvs通过mac地址访问时,访问10.0.0.3就是访问lb01

10.0.0.3的数据包mac地址的返回值就是访问web03

2.3 ARP协议

2.3.1 arp详解

01.ARP协议,全称"Address Resolut ion Protocol",中文名是地址解析协议,使用ARP协议可实现通过IP地址获得对应主机的物理地址(MAC地址)

 ARP协议要求通信的主机双方必须在同一个物理网段(即局域网环境)!

02.为了提高IP转换MAC的效率,系统会将解析结果保存下来,这个结果叫做ARP缓存

1 arp-a   #Windows查看ARP缓存命令
2 arp-n   #Linux查看ARP缓存命令
3 arping -c 1 -I eth0 10.0.0.6
4 #Linux解析IP对应的MAC地址[-c指定超时的ARP数据包数量;-I指定使用哪个网络接口]

ARP缓存表是把双刃剑

 ①主机有了arp缓存表,可以加快ARP的解析速度,减少局域网内广播风暴。因为arp是发广播解析的,频繁的解析也是消耗带宽的(尤其是机器多的时候) ②正是有了arp缓存表,给恶意黑客带来了攻击服务器主机的风险,这个就是arp欺骗攻击 ③切换路由器,负载均衡器等设备时,可能会导致短时网络中断。因为所有的客户端ARP缓存表未更新 

2.3.2 服务器切换ARP问题

当lb01宕机,VIP地址迁移到lb02时需要通过arping命令通知所有网络内机器更新本地的ARP缓存表,从而使得客户机访问时重新广播获取MAC地址

ARP广播进行新的地址解析

 1 arping -I eth0 -c 1 -U VIP 2 arping -I eth0 -c 1 -U 10.0.0.13 

测试ARP缓存切换(手动漂移VIP)

1 [root@lb03 ~]# ip addr del 10.0.0.13/24 dev eth0
2 [root@lb04 ~]# ip addr add 10.0.0.13/24 dev eth0
3 [root@lb04 ~]# arping -I eth0 -c 1 -U 10.0.0.13
4 ARPING 10.0.0.13 from 10.0.0.13 eth0
5 Sent 1 probes (1 broadcast(s))
6 Received 0 response(s)

windows查看arp -a

 1 [e:\~]$ arp -a 

2.3.3 LVS集群的工作模式

DR直接路由模式

NAT模式

FULLNAT

TUNNEL

更多详情见请继续阅读下一页的精彩内容http://www.linuxidc.com/Linux/2017-12/149030p2.htm

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