当前位置: > Linux集群 > 服务器集群 >

Keepalived + LVS(DR) 高可用负载均衡集群

时间:2015-04-22 14:35来源:linux.it.net.cn 作者:IT

1、方案说明

目标是搭建企业级的高可用负载均衡集群服务。采用Keepalived + LVS + Tomcat + Memcache Session Manager + Memcached解决方案。其中:
  • LVS:Linux Virtual Server是 Linux 虚拟服务器,可以把多台服务器虚拟为一个虚拟 IP ,同时实现各种负载均衡算法
  • Keepalived: Keepalived 是基于 LVS ,并与 LVS 高度融合的,监控 LVS 下所有真实服务器健康状态,并通过健康健康状态动态调整 LVS 的复杂均衡转发权重和规则。同时 keepalived 具备热备功能。
  • Tomcat:提供后端的WEB服务
  • Memcache Session Manager: 负责同步和复制Tomcat服务会话,同时实现其本身高可用
  • Memcached:存放后端WEB服务的Session
 

2、环境准备

4台虚拟机,每台512内存(小本太慢,内存不多啊)
  • 操作系统:Redhat Linux AS 5 (2.6.18-8.el5) 32位
  • LVS:ipvsadm-1.24.tar.gz
  • Keepalived: keepalived-1.1.17
  • Tomcat:tomcat-6.0.35
  • Memcache Session Manager 1.6.0
  • memcached: memcached-1.4.5.tar.gz
IP规划
名称 IP 说明
VIP 10.10.10.10/32 虚拟IP,外部请求IP
调度主 10.10.10.11/24 Keepalived+LVS主
调度备 10.10.10.12/24 Keepalived+LVS备
后端服务1 10.10.10.13/24 后端真实服务器1(这里是WEB)
后端服务2 10.10.10.14/24 后端真实服务器2(这里是WEB)
 

3、Keepalived + LVS 服务端安装配置

keepalived+LVS方案中,两台调度服务需要安排和配置Keepalived+LVS,并配置主备关系,实现负载均衡和高可用
目标服务器:调度主和调度备,两台的安装配置基本完全相同,只是keepalive.conf的部分配置需要修改。
 

3.1、系统组件依赖

# yum install gcc
# yum install kernel-devel
# yum install openssl-devel
 

3.2、LVS 安装配置

 
命令操作代码 复制代码 收藏代码
  1. # cd /tools   
  2. # wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.24.tar.gz   
  3. # ln -sv /usr/src/kernels/2.6.18-8.el5-i686/ /usr/src/linux   
  4. # tar -zxvf ipvsadm-1.24.tar.gz   
  5. # cd ipvsadm-1.24  
  6. # make;make install  
# cd /tools
# wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.24.tar.gz
# ln -sv /usr/src/kernels/2.6.18-8.el5-i686/ /usr/src/linux
# tar -zxvf ipvsadm-1.24.tar.gz
# cd ipvsadm-1.24
# make;make install
  
以上操作完成后,LVS已经完整完成,安装后的可执行文件ipvsadm在/sbin/下。LVS安装完成后无需独立配置,后续统一由Keepalived进行托管配置和管理。
 

3.3、Keepalived 安装配置

 
命令操作代码 复制代码 收藏代码
  1. # cd /tools   
  2. # wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.17.tar.gz   
  3. # tar -zxvf keepalived-1.1.17.tar.gz   
  4. # cd keepalived-1.1.17  
  5. // 注意:因为前面设置了ln -sv /usr/src/kernels/2.6.18-8.el5-i686/ /usr/src/linux的软连接,所以这里没有使用 --with-kernel-dir参数,否则:./configure --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.18-8.el5-i686, 确保Keepalived与内核结合。   
  6. # ./configure   
  7. ……   
  8. Keepalived configuration   
  9. ------------------------   
  10. Keepalived version       : 1.2.2  
  11. Compiler                 : gcc   
  12. Compiler flags           : -g -O2   
  13. Extra Lib                : -lpopt -lssl -lcrypto    
  14. Use IPVS Framework       : Yes   
  15. IPVS sync daemon support : Yes   
  16. IPVS use libnl           : No   
  17. Use VRRP Framework       : Yes   
  18. Use Debug flags          : No   
  19. # make   
  20. # make install   
  21. // 拷贝keepalived的服务脚本到系统自启动目录(启动操作系统自启动)   
  22. # cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/   
  23. // 拷贝keepalived的启动参数到系统参数配置目录(实际就是:-D)   
  24. # cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/   
  25. // 拷贝keepalived程序文件到系统程序目录   
  26. # cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/   
  27. // 创建keepalived配置文件目录   
  28. # mkdir /etc/keepalived   
  29.   
  30. // 配置keepalived服务及启动   
  31. # chkconfig --add keepalived   
  32. # chkconfig --level 2345 keepalived on  
# cd /tools
# wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.17.tar.gz
# tar -zxvf keepalived-1.1.17.tar.gz
# cd keepalived-1.1.17
// 注意:因为前面设置了ln -sv /usr/src/kernels/2.6.18-8.el5-i686/ /usr/src/linux的软连接,所以这里没有使用 --with-kernel-dir参数,否则:./configure --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.18-8.el5-i686, 确保Keepalived与内核结合。
# ./configure
……
Keepalived configuration
------------------------
Keepalived version       : 1.2.2
Compiler                 : gcc
Compiler flags           : -g -O2
Extra Lib                : -lpopt -lssl -lcrypto 
Use IPVS Framework       : Yes
IPVS sync daemon support : Yes
IPVS use libnl           : No
Use VRRP Framework       : Yes
Use Debug flags          : No
# make
# make install
// 拷贝keepalived的服务脚本到系统自启动目录(启动操作系统自启动)
# cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/
// 拷贝keepalived的启动参数到系统参数配置目录(实际就是:-D)
# cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
// 拷贝keepalived程序文件到系统程序目录
# cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/
// 创建keepalived配置文件目录
# mkdir /etc/keepalived

// 配置keepalived服务及启动
# chkconfig --add keepalived
# chkconfig --level 2345 keepalived on
创建和编辑keepalived配置文件:/etc/keepalived/keepalived.conf,配置和定义虚拟服务器(完整文件请参见附件)
/etc/keepalived/keepalived.conf代码 复制代码 收藏代码
  1. global_defs {   
  2.     router_id   KEEPALIVED_LVS   
  3. }   
  4.   
  5. vrrp_sync_group KEEPALIVED_LVS {   
  6.     group {   
  7.         KEEPALIVED_LVS_WEB   
  8.     }   
  9. }   
  10.     
  11. vrrp_instance KEEPALIVED_LVS_WEB {   
  12.         state MASTER                        //注意:如果Keepalived的备机,这里是SLAVE   
  13.         interface eth0   
  14.         lvs_sync_daemon_interface eth0   
  15.         garp_master_delay 5  
  16.         virtual_router_id 100  
  17.         priority 150                        //注意:这里是主备的权重,备一般权重低于主   
  18.         advert_int 1  
  19.         authentication {   
  20.                 auth_type PASS   
  21.                 auth_pass 111111  
  22.         }   
  23.         virtual_ipaddress {   
  24.                 10.10.10.10  
  25.         }   
  26. }   
  27.     
  28. virtual_server 10.10.10.10 80 {   
  29.         delay_loop 3  
  30.         lb_algo wrr                  //定义负载均衡算法,这里是权重轮训   
  31.         lb_kind DR                   //定义模式,这里是Direct route   
  32.         persistence_timeout 0        //会话保存时长(秒),0表示不使用stickyness会话     
  33.         protocol TCP   
  34.         // 后端服务器定义   
  35.         real_server 10.10.10.13 80 {   
  36.            weight 1                   //权重   
  37.            //HttpGET 方式验证真实服务有效性   
  38.            HTTP_GET {                    
  39.            url {   
  40.                      //验证后端服务是否正常的访问地址   
  41.                      path /checkRealServerHealth.28055dab3fc0a85271dddbeb0464bfdb   
  42.                      //访问地址内容的 MD5 摘,通过对比摘要验证后端服务器是否可用   
  43.                      digest 26f11e326fc7c597355f213e5677ae75   
  44.                }   
  45.                connect_timeout 3     //连接超时时间   
  46.                nb_get_retry 3        //重试次数   
  47.                delay_before_retry 3  //每次重试前等待延迟时间   
  48.            }   
  49.         }   
  50.        
  51.         real_server 10.10.10.14 80 {   
  52.            weight 1  
  53.            HTTP_GET {   
  54.            url {   
  55.                      path /checkRealServerHealth.28055dab3fc0a85271dddbeb0464bfdb   
  56.                      digest 26f11e326fc7c597355f213e5677ae75   
  57.                }   
  58.                connect_timeout 3  
  59.                nb_get_retry 3  
  60.                delay_before_retry 3  
  61.            }   
  62.         }   
  63. }  
global_defs {
	router_id	KEEPALIVED_LVS
}

vrrp_sync_group KEEPALIVED_LVS {
	group {
		KEEPALIVED_LVS_WEB
	}
}
 
vrrp_instance KEEPALIVED_LVS_WEB {
        state MASTER                        //注意:如果Keepalived的备机,这里是SLAVE
        interface eth0
        lvs_sync_daemon_interface eth0
        garp_master_delay 5
        virtual_router_id 100
        priority 150                        //注意:这里是主备的权重,备一般权重低于主
        advert_int 1
        authentication {
                auth_type PASS
                auth_pass 111111
        }
        virtual_ipaddress {
                10.10.10.10
        }
}
 
virtual_server 10.10.10.10 80 {
        delay_loop 3
        lb_algo wrr                  //定义负载均衡算法,这里是权重轮训
        lb_kind DR                   //定义模式,这里是Direct route
        persistence_timeout 0        //会话保存时长(秒),0表示不使用stickyness会话  
        protocol TCP
        // 后端服务器定义
        real_server 10.10.10.13 80 {
           weight 1                   //权重
           //HttpGET 方式验证真实服务有效性
           HTTP_GET {                 
           url {
                     //验证后端服务是否正常的访问地址
                     path /checkRealServerHealth.28055dab3fc0a85271dddbeb0464bfdb
                     //访问地址内容的 MD5 摘,通过对比摘要验证后端服务器是否可用
                     digest 26f11e326fc7c597355f213e5677ae75
               }
               connect_timeout 3     //连接超时时间
               nb_get_retry 3        //重试次数
               delay_before_retry 3  //每次重试前等待延迟时间
           }
        }
	
        real_server 10.10.10.14 80 {
           weight 1
           HTTP_GET {
           url {
                     path /checkRealServerHealth.28055dab3fc0a85271dddbeb0464bfdb
                     digest 26f11e326fc7c597355f213e5677ae75
               }
               connect_timeout 3
               nb_get_retry 3
               delay_before_retry 3
           }
        }
}
 
注意:调度备机的配置与调度主完全相同,区别在于keepalived.conf配置文件中:state MASTER/SLAVE; priority 150/100
 

4、后端服务器安装配置

4.1、LVS 客户端安装配置

 LVS-DR模式中,后端真实服务器(RealServer)无需安装相关软件,只需要对VIP进行绑定和路由设置等一系列操作,这里整理为一个脚本:lvs_realserver.sh,详细解释如下,完整文件请参见附件。
Lvs_realserver.sh代码 复制代码 收藏代码
  1. #!/bin/bash   
  2. # description: Config realserver   
  3. LVS_VIP=10.10.10.10  
  4. /etc/rc.d/init.d/functions   
  5. case "$1" in   
  6. start)   
  7.        /sbin/ifconfig lo:0 $LVS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $LVS_VIP   
  8.        /sbin/route add -host $LVS_VIP dev lo:0  
  9.        echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore   
  10.        echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce   
  11.        echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore   
  12.        echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce   
  13.        sysctl -p >/dev/null 2>&1  
  14.        echo "RealServer Start OK"  
  15.        ;;   
  16. stop)   
  17.        /sbin/ifconfig lo:0 down   
  18.        /sbin/route del $LVS_VIP >/dev/null 2>&1  
  19.        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore   
  20.        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce   
  21.        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore   
  22.        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce   
  23.        echo "RealServer Stoped"  
  24.        ;;   
  25. *)   
  26.        echo "Usage: $0 {start|stop}"  
  27.        exit 1  
  28. esac   
  29. exit 0  
#!/bin/bash
# description: Config realserver
LVS_VIP=10.10.10.10
/etc/rc.d/init.d/functions
case "$1" in
start)
       /sbin/ifconfig lo:0 $LVS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $LVS_VIP
       /sbin/route add -host $LVS_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)
       /sbin/ifconfig lo:0 down
       /sbin/route del $LVS_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
 从附件下载该脚本,拷贝到后端真实服务器中,运行:./lvs_realserver.sh start|stop
 

4.2、MSM-Tomcat安装和配置

后端服务器采用Memcache Session manager + tomcat方式实现集群中会话的同步和复制。
详细配置请参考:APACHE(proxy_ajp_stickysession) + TOMCAT(msm_sticky)实现HA


5、验证

5.1、启动和关闭

调度服务启动:service keepalived start
调度服务关闭:service keepalived stop
后端真实服务启动:
# ./lvs_realserver.sh start
然后在启动tomcat
 

5.2、调度服务中常用操作

调度服务中查看VIP
[root@hadoop11 ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:9b:12:07 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.10.10.11/24 brd 10.10.10.255 scope global eth0
    inet 10.10.10.10/32 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:fe9b:1207/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: sit0: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop 
    link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
 
调度服务中查看转发情况
[root@hadoop11 ~]# ipvsadm -ln --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes
  -> RemoteAddress:Port
TCP  10.10.10.10:80                      0        0        0        0        0
  -> 10.10.10.14:80                      0        0        0        0        0
  -> 10.10.10.13:80                      0        0        0        0        0
 
检查 keepalived 进程
[root@hadoop00 keepalived]# ps aux|grep keepalived
root      6635  0.0  0.1   4352   596 ?        Ss   20:30   0:00 keepalived -D
root      6636  0.0  0.2   4396  1332 ?        S    20:30   0:00 keepalived -D
root      6638  0.0  0.1   4396   936 ?        S    20:30   0:00 keepalived -D
应该有 3 个进程,其中一个是主服务进程,另外两个分别是 checker 子进程和 vrrp 子进程
[root@hadoop00 keepalived]# pstree |grep keepalived
     |-keepalived---2*[keepalived]


查看 LVS 内核模块
[root@hadoop11 ~]# lsmod|grep ip_vs
ip_vs_wrr               6977  1 
ip_vs_wlc               6081  0 
ip_vs                  77569  6 ip_vs_wrr,ip_vs_wlc


查看系统日志
因为我在启动 keepalived 是使用了选项 –D , 这将详细的打印日志消息
tail -f /var/log/messages

5.3、效果测试

 测试负载均衡转发
分别启动主/备调度和所有后端真实服务,然后在网络内其他机器中打开浏览器访问VIP。
使用Firefox打开:http://10.10.10.10 ,如下:

 使用Ctrl+F5强制刷新后,可以看到本次服务是另外一台后端服务。
 
测试Session会话
 使用界面上的Setting Session表单提交一个Session值,然后重新页面,通过LVS分别转发到不同的后端服务器后,查看Show All Session中会话是否同步和复制。
 
测试后端服务高可用
1、关闭一台后端服务(10.10.10.14),然后通过浏览器反复刷新,查看是否前端一直可用。
2、通过调度上LVS的统计命令查看:
 
[root@hadoop11 ~]# ipvsadm -ln --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes
  -> RemoteAddress:Port
TCP  10.10.10.10:80                     15       95        0    11365        0
  -> 10.10.10.13:80                      7       42        0     4676        0
 
从命令显示情况,可以看出目前服务的后端服务器只有10.10.10.13。重新请求10.10.10.14后从新查看
[root@hadoop11 ~]# ipvsadm -ln --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes
  -> RemoteAddress:Port
TCP  10.10.10.10:80                     15       95        0    11365        0
  -> 10.10.10.14:80                      0        0        0        0        0
  -> 10.10.10.13:80                      7       42        0     4676        0
从命令返回可以看出后端服务恢复成两台。
 
测试调度服务器本身的高可用
1、关闭主调度服务(10.10.10.11)的keepalived服务
// 主调度服务器上操作
[root@hadoop11 ~]# service keepalived stop
Stopping keepalived:                                       [  OK  ]
[root@hadoop11 ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:9b:12:07 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.10.10.11/24 brd 10.10.10.255 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:fe9b:1207/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: sit0: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop 
    link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
 
// 备调度服务器上操作
[root@hadoop12 ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:e7:21:09 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.10.10.12/24 brd 10.10.10.255 scope global eth0
    inet 10.10.10.10/32 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:fee7:2109/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: sit0: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop 
    link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
 
通过上面的命令可以看出keepalived服务shutdown后,VIP已经浮动到备调度,备调度的keepalived+LVS接管了集群的调度服务。
当然,这个时候可以使用前端浏览器访问VIP测试集群是否可用。


5、常见问题及注意事项

1、LVS+DR模式中,只支持IP的转发,不支持端口转发,也就是说在keepalived.conf的virtual_server和real_server的配置节点中端口必须一样。


 
(责任编辑:IT)
------分隔线----------------------------