Keepalived双机热备

Keepalived是专门针对LVS设计的一款强大的辅助工具，主要用来提供故障切换和健检查功能，如判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，及时隔离并替换为新的服务器，当故障主机恢复后将其重新加入群集。在非LVS群集环境中使用时Keepalived也可以作为热备软件使用。

Keepalived采用VRRP(virtual  router  redundancy protocol，虚拟路由冗余协议)热备份协议，以软件的方式实现linux服务器的多机热备功能。VRRP是针对路由器的一种备份解决方案-----由多台路由器组成一个热备组。通过共用的虚拟IP地址对外提供服务；每个热备组内同一时刻只有一台主服务器提供服务，其他服务器处于冗余状态，若当前在线的服务器失败，其他服务器会自动接替（优先级决定接替顺序）虚拟IP地址，以继续提供服务。

热备组内的每台服务器都可以成为主服务器，虚拟IP地址（VIP）可以在热备组内的服务器之间进行转移，所以也称为漂移IP地址，使用Keepalived时，漂移地址的实现不需要手动建立虚拟接口配置文件（如eth0:0），而是由Keepalived根据配置文件自动管理。

案例：负载均衡+高可用群集 (LVS-DR+HA)：拓扑图如下所示

上图设计目的是用Keepalived构建高可用性的LVS负载均衡群集。使用Keepalived构建LVS群集更加简便易用，主要优势体现在：对LVS负载调度器实现热备切换，提高可用性，对WEB服务器池中的节点进行分健康检查，自动移除失败节点，恢复后再重新加入。

在基于LVS-Keepalived实现的LVS群集结构中，至少包括两台热备的负载调度器，两台以上的节点服务器，本例将以DR模式的LVS群集为基础，增加一台从负载调度器，使用Keepalived来实现主、从调度器的热备，从而构建建有负载均衡、高可用两种能力的LVS网站群集平台。

实验环境：参照上图可知每台主机网卡的IP地址，如下所示：共7台主机

VIP（虚拟IP地址）：172.16.16.172/24

主调度器:eth0  172.16.16.173/24   eth1: 192.168.7.173/24

从调度器:eth0  172.16.16.174/24   eth1: 192.168.7.174/24

WEB节点1：  172.16.16.177/24    eth1:  192.168.7.177/24

WEB节点2：  172.16.16.178/24    eth1: 192.168.7.178/24

NFS共享存储：eth0   192.168.7.250/24

具体操作步骤如下：

1、LVS+keepalived高可用群集---调度器组中的主、从调度器配置(主/从)，即构建高可用的LVS负载均衡群集

Keepalived的设计目标是构建高可用的LVS负载均衡群集，可以调用ipvsadm工具来创建虚拟服务器、管理服务器池，而不仅仅用来做双机热备。使用Keepalived构建LVS群集更加简便易用，主要优势体现在：对LVS负载调度器实现热备切换，提高可用性；对服务器池中的节点进行健康检查，自动移除失效点节，恢复后再重新加入。

基于LVS+keepalived实现的LVS群集中，至少包括两台热备的负载调度器，两台以上的节点服务器。本案例以DR模式的LVS模式群集为基础。

使用 Keepalived构建LVS群集时，也需要用到ipvsadm管理工具，但大部分工作会由Keepalived自动完成，不需要手动执行ipvsadm（除了查看和监控群集以外）

查看主调度器网卡接口IP地址：

查看从调度器网卡接口IP地址：

1）主服务器的配置：

安装keepalived软件包与服务控制

在编译安装Keepalived之前，必须先安装内核开发包kernel-devel以及openssl-devel、popt-devel等支持库，除此之外，在LVS群集环境中应用时，也需要用到ipvsadm管理工具。

安装ipvsadm软件包：

编译安装Keepalived

使用指定的linux内核位置对keepalived进行配置，并将安装路径指定为根目录，这样就无需额外创建链接文件了，配置完成后，依次执行make、make install进行安装。

使用keepalived服务

执行make install操作之后，会自动生成/etc/init.d/keepalived脚本文件，但还需要手动添加为系统服务，这样就可以使用service、chkconfig工具来对keepalived服务程序进行管理了。

主服务器的配置

Keepalived服务的配置目录位于/etc/keepalived。其中keepalived.conf是主配置文件，另外包括一个子目录samples/，提供了许多配置样列作为参考。在keepalived的配置文件中，使用”global_defs {……}”区段指定全局参数。使用”vrrp_instance  实例名称 {……}”区段指定VRRP热备参数，注释文字以”!”符号开头。

相关配置及主要配置项解释如下：

! Configuration File for keepalived        #!表示注释

global_defs {

notification_email {

root@example.com  #接收警报的 email 地址,可以添加多个

}

notification_email_from root@localhost

smtp_server 127.0.0.1  #使用本机转发 email

smtp_connect_timeout 30

router_id  LVS_DEVEL  #load balancer 的标识 ID,即本服务器的名称标识

}

vrrp_instance  VI_1 {    #定义VRRP热备实例

state MASTER   #热备状态，MASTER表示主服务器；SLAVE表示备用服务器；当有多台备用的服务器，热备状态改为 BACKUP,此状态是由 priority 的值来决定的,当前priority 的值小于备机的值,那么将会失去 MASTER 状态

interface eth0   #HA 监测网络接口即承载VIP地址的物理接口

virtual_router_id 50   #虚拟路由器的ID号。主、备机的 virtual_router_id必须相同

priority 150    #主机的优先级,数值越大优先能越高。备份机改为 50

advert_int 1  #主备之间的通告间隔秒数（心跳频率）

authentication {   #认证信息，每个热备组保持一致

auth_type PASS   #认证类型，主备切换时的验证

auth_pass 1111   #密码字串

}

virtual_ipaddress {    #指定漂移地址（VIP），可以有多个

172.16.16.172    #HA 虚拟 ip,可加多个

}

}

virtual_server 172.16.16.172 80 {  #虚拟服务器地址（VIP）、端口

delay_loop 6    #健康检查的间隔时间（秒），每隔 6 秒查询 realserver状态

lb_algo rr    #lvs 调度算法,这里使用轮询

lb_kind DR   #lvs 负载均衡机制,这里使用直连路由

!   persistence_timeout  50  #同一 IP 的连接 50 秒内被分配到同一台 realserver

protocol TCP  #用 TCP 协议检查 realserver 状态

real_server 172.16.16.177  80 {  #第一个WEB节点的地址、端口

weight 1    #节点的权重

TCP_CHECK {    #健康检查方式

connect_port 80  #检查的目标端口

connect_timeout 3  #故障重试秒数（即连接超时）

nb_get_retry 3  #重试延迟（即重试次数）

delay_before_retry 3  #重试间隔（秒）

}

}

real_server 172.16.16.178  80 {  #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 3

}

}

}

配置主调度器：修改keepalived.conf文件中的全局参数、热备参数、WEB服务器池配置，相关配置参数如下图：

重新启动keepalived服务

2）配置从调度器：

从调度器的配置与主调度器基本相同，也包括全局参数、热备参数、服务器池配置，只需要调整router_id、state、prority参数即可，其余内容完全相同，配置完成以后重启keepalived服务。

安装keepalived软件包与服务控制

在编译安装Keepalived之前，必须先安装内核开发包kernel-devel以及openssl-devel、popt-devel等支持库，除此之外，在LVS群集环境中应用时，也需要用到ipvsadm管理工具。

安装ipvsadm软件包：

编译安装Keepalived

使用指定的linux内核位置对keepalived进行配置，并将安装路径指定为根目录，这样就无需额外创建链接文件了，配置完成后，依次执行make、make install进行安装。

使用keepalived服务

执行make install操作之后，会自动生成/etc/init.d/keepalived脚本文件，但还需要手动添加为系统服务，这样就可以使用service、chkconfig工具来对keepalived服务程序进行管理了。

配置从调度器：修改keepalived.conf文件，只修改红线标注的参数，其他参数和主调度器的配置文件完全一样。修改的地方如下图所示：

重新启动keepalived服务

在同一个keepalived热备组内，所有服务器的keepalived配置文件基本相同。不同之处主要在于服务器的名称标识、热备状态、优先级。

服务器的名称标识（router_id）：建议为每个参与热备的服务器指定不同的名称

热备状态(state)：至少应有一台主服务器，状态设为MASTER;可以有多台备用的服务器，将状态设为BACKUP.

优先级（priority）：数值越大则取得VIP控制权的优先级越高，回此主服务器的优先级应设为最高；其他备用服务器的优先级可依次递减，但不要相同，以免在争夺VIP控制权时发生冲突。

3）测试主、从调度器：

若防火墙不关闭的话可以在input链上建规则.

iptables -I INPUT -p ip -d 224.0.0.18 -jACCEPT

注:VRRP协议的通告报文使用固定的组播地址224.0.0.18，用IP 报文作为传输协议进行协议报文的传送。

当启动keepalived服务后，实际状态为MASTER的主服务器取得VIP控制权，并将eth0接口自动添加VIP地址，通过ip命令可以查看（注意：ifconfig命令看不到）

查看主服器的eth0接口信息：

从调度器服务器上启动keepalived服务，此时主服务器仍然在线，VIP地址实际上仍然由主服务器控制，其他服务器处于备用状态，因此在备用服务器中将不会为eth0接口添加VIP地址。

此时查看从服务器的eth0接口信息：

Keepalived的日志消息保存在/var/log/messages文件中，在测试主、从故障自动切换功能时，可以跟踪此日志文件来观察热备状态的变化。以连通性测为例

在internet的测试机上执行ping  172.16.16.172  –t，（172.16.16.172为VIP地址），能够正常ping通，说明主服务器以接管VIP地址，并及时响应客户机的请求。

禁用主服务器的eth0网卡，发现ping测试会中断3～4个包即恢复正常，说明已有其他服务器接替VIP地址，并及时响应客户机的请求。

重新启用主服务器的eth0网卡，发现ping测试再次中断3～4个包即恢复正常，说明主服务器已恢复正常，并夺回VIP地址的控制权。

在这述过程中可以查看日志记录来了解MASTER、SLAVE状态的迁移记录。

2、LVS+HA ----配置负载调度器（ipvsadm）

要在主、从负载调度器主机上分别配置负载调度器，加载ip_vs模块,安装ipvsadm软件包.这里使用的是LVS-DR模式，需要调整/proc系统的内核响应参数。

在sysctl.conf添加如下内容：

详细配置参考我在前面介绍的LVS-DR的有关设置。

3、在共享存储设备主机上配置共享存储服务（这里使用NFS发布共享服务），具体操作如下：

修改/etc/exports文件，内容如下：

/opt/wwwroot  192.168.7.0/24(rw,sync,no_root_squash)

允许192.168.7.0/24网段的主机访问NFS的共享。

参考LVS+NAT方式的虚拟服务器中有关NFS的防火墙设置或将NFS服务器的防火墙规则清除。

4、LVS+HA ---配置服务器池中的WEB节点服务器(172.16.16.177和172.16.16.178)

根据所选择的群集工作模式不同（DR或NAT），节点服务器的配置也有些差异。以DR模式为例。除了需要调整/proc系统的ARP响应参数以外，还需要为虚拟接口lo:0配置VIP地址。具体参考前面有关LVS-DR的配置。所以WEB节点的配置和LVS-DR配置是一样的。

使用DR模式时，节点服务器也需要配置VIP地址，并调整内核的ARP响应参数以阻止更新VIP的MAC地址，避免发生冲突。

1. 调整/proc响应参数

   在sysctl.conf添加如下内容：

   注：上图中参数的含义：

   net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

   net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
   arp_ignore:定义了网卡在响应外部ARP请求时候的响应级别
   0：默认值，不管哪块网卡接收到了ARP请求，只要发现本机有这个MAC都给与响应
   1：总是使用最合适的网卡来响应，一个主机有多块网卡，其中一块网卡接收到了ARP请求，发现所请求的MAC是本机另一块网卡的，这个时候接收到ARP请求的这块网卡就一定不响应，只有发现请求的MAC是自己的才给与响应。

net.ipv4.conf.default.arp_announce= 0 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 0

net.ipv4.conf.lo.arp_announce= 0

定义了网卡在向外宣告自己的MAC-IP时候的限制级别
有三个值：
0：默认值，不管哪块网卡接收到了ARP请求，只要发现本机有这个MAC都给与响应
1：尽量避免响应ARP请求中MAC不是本网卡的，一个主机有多块网卡，其中一块网卡接收到了ARP请求，发现所请求的MAC是本机另一块网卡的，这个时候接收到ARP请求的这块网卡就尽量避免响应
2：总是使用最合适的网卡来响应，一个主机有多块网卡，其中一块网卡接收到了ARP请求，发现所请求的MAC是本机另一块网卡的，这个时候接收到ARP请求的这块网卡就一定不响应，只有发现请求的MAC是自己的才给与响应。

执行sysctl  -p使修改生效

1. 配置虚拟IP地址（VIP）-----节点服务器1的配置

   在每个节点服务器，同样需要具有VIP地址172.16.16.172，但此地址仅用作发送WEB响应数据包的源地址，并不需要监听客户机的访问请求（改由调度器监听并分发）。因此使用虚拟接口lo:0来承载VIP地址，并为本机添加一条路由记录，将访问VIP的数据限制在本地以避免通信紊乱。

   修改内容如下：

   //特别注意：子网掩码必须为全1

   重启network脚本使修改后的IP生效。

   添加VIP本地访问路由：

2. 安装httpd，创建测试页（略，采用和NAT模式一样设置），启用httpd服务程序

   安装httpd软件包，创建测试网页

   修改/etc/fstab文件，实现自动挂载

   其他服务器节点做相同的备配，不再重复叙述。

   5、安排多台测试机，从internet中直接访问http://172.16.16.172，将能够看到由真实服务器提供的网页内容

   在LVS负载调度器中，通过查看节点状态可以观察当前的负载分配情况，对于轮询算法来说，每个节点所获得的连接负载应大致相当

   至此有关LVS+keepalived群集配置完毕，这样即实现了lvs负载平衡又实现了调度器的热备。