LVS+Keepalived 介绍

LVS

LVS是Linux Virtual Server的简写,意即Linux虚拟服务器,是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立,是中国国内最早出现的自由软件项目之一。目前有三种IP负载均衡技术(VS/NAT、VS/TUN和VS/DR),十种调度算法(rrr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq)。

Keepalvied

Keepalived在这里主要用作RealServer的健康状态检查以及Master主机和BackUP主机之间failover的实现

下面,搭建基于LVS+Keepalived的MyCAT高可用负载均衡集群,其中,LVS实现MyCAT的负载均衡,但是,简单的LVS不能监控后端节点是否健康,它只是基于具体的调度算法对后端服务节点进行访问。同时,单一的LVS又存在单点故障的风险。在这里,引进了Keepalived,可以实现以下几个功能:

1. 检测后端节点是否健康。

2. 实现LVS本身的高可用。

配置环境:

角色                                    主机IP                    主机名               操作系统版本     软件版本

VIP                                    192.168.244.10

LVS-DR-Master                   192.168.244.146    keepalived01     CentOS7.1        Keepalived v1.2.13,LVS 1.2.1

LVS-DR-Backup                  192.168.244.147    keepalived02     CentOS7.1        Keepalived v1.2.13,LVS 1.2.1

mycat-Realserver                192.168.244.148    mycat01            CentOS7.1       mycat v1.5

mycat-Realserver                192.168.244.149    mycat02            CentOS7.1       mycat v1.5

一、安装keepalived和ipvsadm

注意:ipvsadm并不是lvs,它只是lvs的配置工具,因lvs在3.10(CentOS7.1的内核版本)的内核中是默认支持的。所以在这里就不需要重新安装。

为了方便起见,在这里我们使用yum的安装方式

分别在keepalived01和keepalived02两台主机上安装keepalived和ipvsadm

# yum install -y keepalived ipvsadm

除了这种简易方式外,也可直接编译官方的源码包。

LVS:http://www.linuxvirtualserver.org/software/index.html

Keepalived:http://www.keepalived.org/download.html

安装步骤可参考:http://www.cnblogs.com/mchina/archive/2012/05/23/2514728.html

二、配置Keepalived

keepalived01,即LVS-DR-Master上,其配置如下:

[root@keepalived01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc #设置报警邮件地址,可以设置多个,每行一个。
failover@firewall.loc #需开启本机的sendmail服务
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc #设置邮件的发送地址
smtp_server 127.0.0.1 #设置smtp server地址
smtp_connect_timeout #设置连接smtp server的超时时间
router_id LVS_DEVEL #表示运行keepalived服务器的一个标识。发邮件时显示在邮件主题的信息
} vrrp_instance VI_1 {
state MASTER #指定keepalived的角色,MASTER表示此主机是主服务器,BACKUP表示此主机是备用服务器
interface eno16777736 #指定HA监测网络的接口
virtual_router_id #虚拟路由标识,这个标识是一个数字,同一个vrrp实例使用唯一的标识。即同一vrrp_instance下,MASTER和BACKUP必须是一致的
priority #定义优先级,数字越大,优先级越高,在同一个vrrp_instance下,MASTER的优先级必须大于BACKUP的优先级
advert_int #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 #设置验证类型,主要有PASS和AH两种
auth_pass #设置验证密码,在同一个vrrp_instance下,MASTER与BACKUP必须使用相同的密码才能正常通信
}
virtual_ipaddress { #设置虚拟IP地址,可以设置多个虚拟IP地址,每行一个
192.168.244.10
}
} virtual_server 192.168.244.10 { #设置虚拟服务器,需要指定虚拟IP地址和服务端口,IP与端口之间用空格隔开
delay_loop #设置运行情况检查时间,单位是秒
lb_algo rr #设置负载调度算法,这里设置为rr,即轮询算法
lb_kind DR #设置LVS实现负载均衡的机制,有NAT、TUN、DR三个模式可选
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50 #会话保持时间,单位是秒。这个选项对动态网页是非常有用的,为集群系统中的session共享提供了一个很好的解决方案。
#有了这个会话保持功能,用户的请求会被一直分发到某个服务节点,直到超过这个会话的保持时间。
#需要注意的是,这个会话保持时间是最大无响应超时时间,也就是说,用户在操作动态页面时,如果50秒内没有执行任何操作
#那么接下来的操作会被分发到另外的节点,但是如果用户一直在操作动态页面,则不受50秒的时间限制
protocol TCP #指定转发协议类型,有TCP和UDP两种 real_server 192.168.244.148 { #配置服务节点1,需要指定real server的真实IP地址和端口,IP与端口之间用空格隔开
weight #配置服务节点的权值,权值大小用数字表示,数字越大,权值越高,设置权值大小可以为不同性能的服务器
#分配不同的负载,可以为性能高的服务器设置较高的权值,而为性能较低的服务器设置相对较低的权值,这样才能合理地利用和分配系统资源
TCP_CHECK { #realserver的状态检测设置部分,单位是秒
connect_timeout #表示3秒无响应超时
nb_get_retry #表示重试次数
delay_before_retry #表示重试间隔
connect_port
}
}
real_server 192.168.244.149 {
weight
TCP_CHECK {
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
connect_port
}
}
}

将该文件scp到keepalived02上,修改如下:

! Configuration File for keepalived

global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout
router_id LVS_DEVEL
} vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP #将state从MASTER改为BACKUP
interface eno16777736
virtual_router_id
priority 99 #修改优先级
advert_int
authentication {
auth_type PASS
auth_pass
}
virtual_ipaddress {
192.168.244.10
}
} virtual_server 192.168.244.10 {
delay_loop
lb_algo rr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout
protocol TCP real_server 192.168.244.148 {
weight
TCP_CHECK {
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
connect_port
}
}
real_server 192.168.244.149 {
weight
TCP_CHECK {
connect_timeout
nb_get_retry
delay_before_retry
connect_port
}
}
}

在上面这两个配置文件中,有一个地方尤其需要注意,即interface,网上的相关部署文档都是eth0,在CentOS7之前,网络接口的确都是eth0,但在CentOS7中,该接口为eno16777736。所以需要根据生产实际情况进行相应的修改。

三、安装,配置,启动MyCAT

分别在mycat01和mycat02两台主机上部署MyCAT,具体可参考:

http://www.cnblogs.com/ivictor/p/5111495.html

注意:为了便于观察后续MyCAT负载均衡的效果,MyCAT的配置文件并没有进行修改,均是指向本地的MySQL实例。

四、在MyCAT服务器上为lo:0绑定VIP地址、抑制ARP广播

分别在mycat01和mycat02两台主机上执行以下脚本。

[root@mycat01 ~]# cat realserver.sh

#!/bin/bash
#description: Config realserver VIP=192.168.244.10 /etc/rc.d/init.d/functions case "$1" in
start)
/sbin/ifconfig lo: $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
/sbin/route add -host $VIP dev lo:
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
sysctl -p >/dev/null >&
echo "RealServer Start OK"
;;
stop)
/sbin/ifconfig lo: down
/sbin/route del $VIP >/dev/null >&
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo "RealServer Stoped"
;;
*)
echo "Usage: $0 {start|stop}"
exit
esac exit

[root@mycat01 ~]# sh realserver.sh start

[root@mycat02 ~]# sh realserver.sh start

执行ip addr查看VIP是否绑定成功

五、分别在keepalived01和keepalived02上启动Keepalived服务

[root@keepalived01 keepalived]# service keepalived start

[root@keepalived02 keepalived]# service keepalived start

通过ipvsadm -L命令查看VIP是否能成功映射到后端mycat服务。如果失败了,可通过/var/log/messages日志定位keepalived启动失败的原因。

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2. (size=)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.244.10: rr persistent
-> 192.168.244.148: Route
-> 192.168.244.149: Route 0 0
[root@keepalived02 keepalived]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2. (size=)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.244.10: rr persistent
-> 192.168.244.148: Route
-> 192.168.244.149: Route 0

从输出的结果来看,VIP已成功映射到后端mycat服务,下面,具体测试一下

六、测试MyCAT高可用负载均衡集群的可用性。

测试MyCAT集群的负载均衡

通过mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'命令来判断当前访问的是哪个mycat节点。

但是很奇怪的时,连续执行三次,每次都是访问mycat02节点。

[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02 |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02 |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02 |
+------------+

通过ipvsadm -L命令查看这三个连接确实都被转发到mycat02上了。

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2. (size=)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.244.10: rr persistent
-> 192.168.244.148: Route
-> 192.168.244.149: Route

原来,这个与配置文件中的persistence_timeout有关,指的是在一定的时间内来自同一IP的连接将会被转发到同一realserver中。而不是严格意义上的轮询。默认为50s,具体的失效时间还是比较复杂,可参考:lvs持久性工作原理和配置

在这里,为了观察到明显的轮询效果。将该值设为0。重启keepalived服务。

重新测试,结果如下

[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02 |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat01 |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02 |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat01 |
+------------+

实现了严格意义上的轮询,ipvsadm -L的输出结果如下:

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2. (size=)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.244.10: rr
-> 192.168.244.148: Route
-> 192.168.244.149: Route

每个节点对应2个连接,与上述通过mysql客户端得到的结果相符。

  测试LVS的高可用

手动断开LVS-DR-Master节点的Keepalived服务

[root@keepalived01 ~]# service keepalived stop
Redirecting to /bin/systemctl stop keepalived.service
[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2. (size=)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

可以发现,mysql客户端依旧可以通过mycat连接到mysql服务端

[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02 |
+------------+

重启LVS-DR-Master节点的Keepalived服务后,不难检测出keepalived01又重新作为了Master节点(因为BACKUP节点的persistence_timeout没有修改,所以可根据轮询的特点来判断哪个节点是master节点)。

  测试Keepalived对于MyCAT服务的监控检测

手动关闭mycat01节点的mycat服务

[root@mycat01 ~]# cd /usr/local/mycat/
[root@mycat01 mycat]# bin/mycat stop
Stopping Mycat-server...
Stopped Mycat-server.

通过LVS-DR-Master节点节点上的ipvsadm -L可以看出VIP的映射关系中已剔除了mycat01节点。

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2. (size=)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.244.10: rr
-> 192.168.244.149: Route

至此,基于LVS+Keepalived的MyCAT集群搭建完毕。

在整个搭建过程中,有以下几点需要注意:

1. VIP的端口,必须和后端服务的端口是对应的,我在测试的过程中,将VIP的端口改为7066,结果无法连接上mycat。

[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244. -P7066 -utest -ptest -DTESTDB
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
ERROR (HY000): Can't connect to MySQL server on '192.168.244.10' (111)
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244. -P8066 -utest -ptest -DTESTDB
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
ERROR (HY000): Can't connect to MySQL server on '192.168.244.10' (111

2. LVS和后端的realserver还是要物理上分开,刚开始是放到一个机器上测试,但无法得到预期的效果。

3. interface eno16777736这里是个坑,刚开始写的是eth0,结果,ping都ping不通,所以还是要与网卡的实际名称相对应。

4. Keepalived还是蛮强大的,即便不使用LVS,也可基于它做高可用集群。譬如,常见的MySQL的双主高可用集群。

5. 关于是否要启动Linux内核中的路由转发功能,经测试,无论是LVS还是后端MyCAT服务节点,均可不启动。

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