LVS+Keepalived+Nginx高可用负载均衡
介绍:
1、lvs简介
LVS主要用来做四层负载均衡。
2、keepalived简介
Keepalived是分布式部署系统解决系统高可用的软件,结合LVS(Linux Virtual Server)使用,其功能类似于heartbeat,解决单机宕机的问题。
Keepalived是以VRRP协议为实现基础的,VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol,即虚拟路由冗余协议。通过VRRP协议结合LVS,对组群服务器监控情况,若master出现宕机情况,则将VIP漂移到backup机上。实现了分布式系统高可用。可以理解为:keepalived是LVS的管理软件,根据监控情况,将宕机服务器从ipvsadm移除掉。
Keepalived的诞生最初是为LVS ipvs(director)提供高可用性的,后来发展一个多功能、通用的轻量级高可用组件,可以为ipvs、nginx、haproxy等诸多服务提供高可用功能,主要应用在负载均衡调度器上,同时也可以检查后端各realserver的健康状态。
3、nginx简介
Nginx(发音同engine x)是一个网页服务器,它能反向代理HTTP, HTTPS, SMTP, POP3, IMAP的协议链接,以及一个负载均衡器和一个HTTP缓存。
Nginx主要用来做七层负载均衡
4、负载均衡
四层负载均衡工作在OSI模型的传输层,由于在传输层,只有TCP/UDP协议,这两种协议中除了包含源IP、目标IP以外,还包含源端口号及目的端口号。四层负载均衡服务器在接受到客户端请求后,以后通过修改数据包的地址信息(IP+端口号)将流量转发到应用服务器。
七层负载均衡工作在OSI模型的应用层,应用层协议较多,常用http、radius、dns等。七层负载就可以基于这些协议来负载。这些应用层协议中会包含很多有意义的内容。比如同一个Web服务器的负载均衡,除了根据IP加端口进行负载外,还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。
四层通过虚拟 IP + 端口接收请求,然后再分配到真实的服务器,七层通过虚拟的 URL 或主机名接收请求,然后再分配到真实的服务器。所谓的四到七层负载均衡,就是在对后台的服务器进行负载均衡时,依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。
5、lvs和nginx区别
1.lvs工作在第4层,负载能力强,逻辑简单,能对几乎所有应用进行负载,包括web和数据库;nginx工作在第7层,适用场合远多于lvs,负载能力相对较差。
2.lvs对网络稳定性依赖比较大;Nginx对网络的依赖比较小,理论上只要Ping得通,网页访问正常就能连通。
3.Nginx可以通过服务器处理网页返回的状态码、超时等来检测服务器内部的故障,并会把返回错误的请求重新发送到另一个节点;目前LVS和LDirectd 也支持对服务器内部情况的监控,但不能重新发送请求。
4.Nginx安装和配置比较简单,测试起来比较方便,它基本能把错误用日志打印出来;LVS的配置、测试耗时较长。
5.每日PV1000万以下或并发请求1万以下都可以考虑用Nginx;构建大型网站或者提供重要服务且机器较多时,可多加考虑利用LVS。
架构拓扑
主机信息
主机名 IP 操作系统 软件
lvs01 192.168.14.211 CentOS 7.6.1810 lvs+keepalived
lvs01 192.168.14.212 CentOS 7.6.1810 lvs+keepalived
Vip 192.168.14.216
nginx01 192.168.14.213 CentOS 7.6.1810 nginx(web)
nginx02 192.168.14.214 CentOS 7.6.1810 nginx(web)
一、Lvs+keepalived
1、关闭防火墙和selinux
#192.168.14.211主机
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname lvs01
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld
[root@localhost ~]# sed -i '/^SELINUX=/ s/enforcing/disabled/g' /etc/selinux/config
[root@localhost ~]# setenforce 0
#192.168.14.212主机
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname lvs02
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.
[root@localhost ~]# sed -i '/^SELINUX=/ s/enforcing/disabled/g' /etc/selinux/config
[root@localhost ~]# setenforce 0
2、安装ipvs
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。
[root@lvs01 ~]# yum -y install ipvsadm
[root@lvs02 ~]# yum -y install ipvsadm
ipvsadm模块加载进系统
[root@lvs01 ~]# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lvs01 ~]# lsmod | grep ip_vs
ip_vs 145497 0
nf_conntrack 133095 1 ip_vs
libcrc32c 12644 3 xfs,ip_vs,nf_conntrack
[root@lvs02 ~]# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lvs02 ~]# lsmod | grep ip_vs
ip_vs 145497 0
nf_conntrack 133095 1 ip_vs
libcrc32c 12644 3 xfs,ip_vs,nf_conntrack
3、安装keepalived
[root@lvs01 ~]# yum install -y keepalived
[root@lvs02 ~]# yum install -y keepalived
4、修改keepalived配置文件
[root@lvs01 ~]# cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
[root@lvs01 ~]# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
router_id lvs01 #router_id 机器标识,通常为hostname,但不一定非得是hostname。故障发生时,邮件通知会用到。
}
vrrp_instance VI_1 { #vrrp实例定义部分
state MASTER #设置lvs的状态,MASTER和BACKUP两种,必须大写
interface ens32 #设置对外服务的接口
virtual_router_id 100 #设置虚拟路由标示,这个标示是一个数字,同一个vrrp实例使用唯一标示
priority 100 #定义优先级,数字越大优先级越高,在一个vrrp——instance下,master的优先级必须大于backup
advert_int 1 #设定master与backup负载均衡器之间同步检查的时间间隔,单位是秒
authentication { #设置验证类型和密码
auth_type PASS #主要有PASS和AH两种
auth_pass 1111 #验证密码,同一个vrrp_instance下MASTER和BACKUP密码必须相同
}
virtual_ipaddress { #设置虚拟ip地址,可以设置多个,每行一个
192.168.14.216
}
}
virtual_server 192.168.14.216 80 { #设置虚拟服务器,需要指定虚拟ip和服务端口
delay_loop 6 #健康检查时间间隔
lb_algo wrr #负载均衡调度算法
lb_kind DR #负载均衡转发规则
persistence_timeout 50 #设置会话保持时间,对动态网页非常有用
protocol TCP #指定转发协议类型,有TCP和UDP两种
real_server 192.168.14.213 80 { #配置服务器节点1,需要指定real server的真实IP地址和端口
weight 1 #设置权重,数字越大权重越高
TCP_CHECK { #realserver的状态监测设置部分单位秒
connect_timeout 10 #连接超时为10秒
retry 3 #重连次数
delay_before_retry 3 #重试间隔
connect_port 80 #连接端口为80,要和上面的保持一致
}
}
real_server 192.168.14.214 80 { #配置服务器节点2,需要指定real server的真实IP地址和端口
weight 1 #设置权重,数字越大权重越高
TCP_CHECK { #realserver的状态监测设置部分单位秒
connect_timeout 10 #连接超时为10秒
retry 3 #重连次数
delay_before_retry 3 #重试间隔
connect_port 80 #连接端口为80,要和上面的保持一致
}
}
}
[root@lvs02 ~]# cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
[root@lvs02 ~]# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
[root@lvs02 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
router_id lvs02 #标识
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP #lvs标识,BACKUP
interface ens32
virtual_router_id 100
priority 99 #优先级
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.14.216
}
}
virtual_server 192.168.14.216 80 {
delay_loop 6
lb_algo wrr
lb_kind DR
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 192.168.14.213 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 10
retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
real_server 192.168.14.214 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 10
retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
}
5、启动服务
[root@lvs01 ~]# systemctl start keepalived
[root@lvs02 ~]# systemctl start keepalived
6、查看vip,lvs01上有vip192.168.14.216,lvs02是备用所以没有
二、nginx
1、关闭防火墙和selinux
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname nginx01
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld
[root@localhost ~]# sed -i '/^SELINUX=/ s/enforcing/disabled/g' /etc/selinux/config
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname nginx02
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld
[root@localhost ~]# sed -i '/^SELINUX=/ s/enforcing/disabled/g' /etc/selinux/config
[root@localhost ~]# setenforce 0
1、安装
#添加yum源
cat <<EOF>> /etc/yum.repos.d/nginx.repo
[aliyun]
name=aliyun epel
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/epel/7Server/x86_64/
gpgcheck=0
EOF
#net-tools是ifconfig使用需要
[root@nginx01 ~]# yum install -y nginx net-tools
[root@nginx02 ~]# yum install -y nginx net-tools
2、配置realserver.sh
打开Nginx所在服务器的“路由”功能、关闭“ARP查询”功能并设置回环ip,nginx01和nginx02配置如下
[root@nginx01 ~]# vi /etc/rc.d/init.d/realserver.sh
#!/bin/bash
SNS_VIP=192.168.14.216
/etc/rc.d/init.d/functions
case "$1" in
start)
ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP
/sbin/route add -host $SNS_VIP dev 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
sysctl -p >/dev/null 2>&1
echo "RealServer Start OK"
;;
stop)
ifconfig lo:0 down
route del $SNS_VIP >/dev/null 2>&1
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo "RealServer Stoped"
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop}"
exit 1
esac
exit 0
此脚本用于节点服务器绑定 VIP ,并抑制响应 VIP 的 ARP 请求。这样做的目的是为了不让关于 VIP 的 ARP 广播时,节点服务器应答( 因为节点服务器都绑定了 VIP ,如果不做设置它们会应答,就会乱套 )。
3、realserver.sh脚本授予执行权限
[root@nginx01 ~]# chmod u+x /etc/rc.d/init.d/realserver.sh
[root@nginx02 ~]# chmod u+x /etc/rc.d/init.d/realserver.sh
4、启动服务
[root@nginx01 ~]# /etc/rc.d/init.d/realserver.sh start
/etc/rc.d/init.d/realserver.sh: line 3: /etc/rc.d/init.d/functions: Permission denied
RealServer Start OK
[root@nginx02 ~]# /etc/rc.d/init.d/realserver.sh start
/etc/rc.d/init.d/realserver.sh: line 3: /etc/rc.d/init.d/functions: Permission denied
RealServer Start OK
5、查看vip
6、修改一下网页显示,并重启服务
[root@nginx01 ~]# echo "nginx01" > /usr/share/doc/HTML/index.html
[root@nginx01 ~]# systemctl restart nginx
[root@nginx02 ~]# echo "nginx02 web" > /usr/share/doc/HTML/index.html
[root@nginx02 ~]# systemctl restart nginx
7、客户端访问vip
三、故障模拟
1、停止lvs01服务,模拟故障
[root@lvs01 ~]# systemctl stop keepalived
lvs01停止服务
lvs02从BACKUP转换为MASTER状态
负载正常
2、lvs01恢复之后自动抢占master状态
[root@lvs01 ~]# systemctl start keepalived
因为lvs02的优先级是99,lvs01的优先级是100,越高越优先
3、停止nginx02,默认后端web服务故障
[root@nginx02 ~]# systemctl stop nginx
lvs01会检查后端web状态,异常就从服务器列表移除
lvs02同理
客户端访问只能是nginx01响应
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