LVS高可用
LVS高可用
1、LVS高可用概念
lvs作为负载均衡器，所有请求都先到达lvs，可见lvs处于非常重要的位置，如果lvs服务器宕机后端web服务将无法提供服务，影响严重。
为了屏蔽负载均衡服务器的宕机，需要建立一个备份机。主服务器和备份机上都运行高可用（High Availability）监控程序，通过传送诸如“I am alive”这样的信息来监控对方的运行状况。当备份机不能在一定的时间内收到这样的信息时，它就接管主服务器的服务IP并继续提供负载均衡服务；当备份管理器又从主管理器收到“I am alive”这样的信息时，它就释放服务IP地址，这样的主服务器就开始再次提供负载均衡服务。
2、keepalived+lvs实现主备
2.1、什么是keepalived
keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件，用来防止单点故障。
Keepalived的作用是检测web服务器的状态，如果有一台web服务器死机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的web服务器从系统中剔除，当web服务器工作正常后Keepalived自动将web服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的web服务器。
2.2、keepalived工作原理
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。
虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip（该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip），master会发组播，当backup收不到VRRP包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。
keepalived主要有三个模块，分别是core、check和VRRP。core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。VRRP模块是来实现VRRP协议的。
2.3、keepalived+lvs实现主备过程
2.3.1、初始状态
2.3.2、主机宕机
2.3.3、主机恢复
2.4、准备环境
vip：192.168.101.100
lvs-director：192.168.101.8 主lvs
lvs-director：192.168.101.9 备lvs
nginx1：192.168.101.3 安装nginx
nginx2：192.168.101.4 安装nginx
tomcat1：192.168.101.5 安装tomcat
tomcat2：192.168.101.6 安装tomcat2.5、安装keepalived
分别在主备lvs上安装keepalived
2.6、配置keepalived
2.6.1、主lvs
修改主lvs下/etc/keepalived/keepalived.conf文件
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
#xxxx@itcast.com # 发生故障时发送的邮箱
}
#notification_email_from xxxx@itcast.com # 使用哪个邮箱发送
#smtp_server xxx.com # 发件服务器
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER # 标示为主lvs
interface eth0 # HA检测端口
virtual_router_id 51 # 主备的virtual_router_id 必须相同
priority 100 # 优先级,备lvs要比主lvs稍小
advert_int 1 # VRRP Multicast 广播周期秒数
authentication { # 定义认证
auth_type PASS # 认证方式为口令认证
auth_pass 1111 # 定义口令
}
virtual_ipaddress { # 定义vip
192.168.101.100 # 多个vip可换行添加
}
}
virtual_server 192.168.101.100 80 {
delay_loop 6 # 每隔6秒查看realserver状态
lb_algo wlc # 调度算法为加权最小连接数
lb_kind DR # lvs工作模式为DR(直接路由)模式
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50 # 同一IP 的连接50秒内被分配到同一台realserver(测试时建议改为0)
protocol TCP # 用TCP监测realserver的状态
real_server 192.168.101.3 80 { # 定义realserver
weight 3 # 定义权重
TCP_CHECK { # 注意TCP_CHECK和{之间的空格,如果没有的话只会添加第一个realserver
connect_timeout 3 # 三秒无响应超时
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
real_server 192.168.101.4 80 {
weight 3
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
}2.6.2、准备lvs
修改备lvs下/etc/keepalived/keepalived.conf文件
配置备lvs时需要注意：需要修改state为BACKUP , priority比MASTER低，virtual_router_id和master的值一致
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
#xxxx@itcast.com # 发生故障时发送的邮箱
}
#notification_email_from xxxx@itcast.com # 使用哪个邮箱发送
#smtp_server xxx.com # 发件服务器
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP # 标示为备lvs
interface eth0 # HA检测端口
virtual_router_id 51 # 主备的virtual_router_id 必须相同
priority 99 # 优先级,备lvs要比主lvs稍小
advert_int 1 # VRRP Multicast 广播周期秒数
authentication { # 定义认证
auth_type PASS # 认证方式为口令认证
auth_pass 1111 # 定义口令
}
virtual_ipaddress { # 定义vip
192.168.101.100 # 多个vip可换行添加
}
}
virtual_server 192.168.101.100 80 {
delay_loop 6 # 每隔6秒查看realserver状态
lb_algo wlc # 调度算法为加权最小连接数
lb_kind DR # lvs工作模式为DR(直接路由)模式
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50 # 同一IP 的连接50秒内被分配到同一台realserver(测试时建议改为0)
protocol TCP # 用TCP监测realserver的状态
real_server 192.168.101.3 80 { # 定义realserver
weight 3 # 定义权重
TCP_CHECK { # 注意TCP_CHECK和{之间的空格,如果没有的话只会添加第一个realserver
connect_timeout 3 # 三秒无响应超时
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
real_server 192.168.101.4 80 {
weight 3
TCP_CHECK {
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
}2.7、测试
2.7.1、启动
director Server启动：
注意：使用keepalived就不用手动配置启动lvs，在主、备lvs上启动keepalived即可。
主备lvs（192.168.101.8、192.168.101.9）都启动keepalived。
service keepalived startreal server启动：
192.168.101.3、192.168.101.4启动nginx和lvs的realserver配置
cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx-lvs.conf
启动lvs的realserver配置：service lvsdr start
注意：real server的lvs配置需要使用lvsdr脚本。- tomcat 启动
2.7.2、初始状态
查看主lvs的eth0设置：
vip绑定在主lvs的eth0上。
查询lvs状态：
查看备lvs的eth0设置：
vip没有绑定在备lvs的eth0上。
访问http://192.168.101.100，可以正常负载。
2.7.3主机宕机
将主lvs的keepalived停止或将主lvs关机(相当于模拟宕机)，查看主lvs的eth0：
eth0没有绑定vip
查看备lvs的eth0：
vip已经漂移到备lvs。
访问http://192.168.101.100，可以正常负载。
2.7.4主机恢复
将主lvs的keepalived启动。
查看主lvs的eth0：
查看备lvs的eth0：
vip漂移到主lvs。
查看备lvs的eth0：
eth0没有绑定vip
访问http://192.168.101.100，可以正常负载。
3、keepalived+lvs实现双主
上边主备方案是当前只有一台lvs工作，这造成资源浪费，可以采用双主结构，让两台lvs当前都进行工作，采用dns轮询方式，当用户访问域名通过dns轮询每台lvs，双主结构需要两个vip，这两个vip要绑定域名。
同样，在每台lvs上安装keepalived软件，当keepalived检测到其中一个lvs宕机则将宕机的vip漂移到活动lvs上，当lvs恢复则vip又重新漂移回来。
3.1、初始状态
每台lvs绑定一个vip，共两个vip，DNS设置域名对应这两个vip，通过DNS轮询每次解析到不同的vip上即解析到不同的lvs上。
3.2、其中一个主机宕机
其中一个主机宕机，每台lvs上安装的keepalived程序会检测到对方宕机，将宕机一方的vip漂移至活动的lvs服务器上，这样DNS轮询全部到一台lvs继续对外提供服务。
3.3、主机恢复
当主机恢复又回到初始状态，每个vip绑定在不同的lvs上。
4、lvs扩展
前端使用1到2台lvs作为负载基本可以满足中小型网站的并发要求，当lvs的负载成为瓶颈此时就需要对lvs进行优化、扩展。
- 方案1：LVS-ospf集群
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。
LVS（DR）通过ospfd，做lvs集群，实现一个VIP，多台LVS同时工作提供服务，这种方案需要依赖三层交换机设备实现。
用户请求（VIP：42.xx.xx.100）到达三层交换机之后，通过对原地址、端口和目的地址、端口的hash，将链接分配到集群中的某一台LVS上，LVS通过内网（10.101.10.x）向后端转发请求，后端再将数据返回给用户。
LVS-ospf集群模式的最大优势就在于：
1.LVS调度机*伸缩，横向线性扩展（最大8台，受限于三层设备允许的等价路由数目maximum load-balancing）；
2.LVS机器同时工作，不存在备机，提高利用率；
3.做到了真正的高可用，某台LVS机器宕机后，不会影响服务
- 方案2：DNS轮询
上面讲的是一组双主结构，可以采用多组双主结构达到横向扩展lvs的目的，此方案需要每台lvs都绑定一个vip（公网ip），DNS设置域名轮询多个vip，如下图：
- 方案3：使用硬件负载均衡设置
如果资金允许可以购买硬件设置来完成负载均衡，性能不错的有F5、Array等都可以满足超高并发的要求。
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