LVS+Keepalived小试牛刀

一、LVS

1、基本命令操作
1.1）添加规则

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p timeout] [-M netmast] [--pepersistence_engine] [-b sched-flags] 

1.2）删除规则

ipvsadm -D -t|u|f service-address

1.3）清空定义的所有内容

ipvsadm -C

1.4）重载

ipvsadm -R

1.4）保存

ipvsadm -S [-n]

1.5）增、改RS规则

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]

1.6）删除RS规则

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address

1.7）查看规则列表

ipvsadm -Ln|l [options]
　--numeric, -n: 以数字形式输出地址和端口号
　--exact: 扩展信息，精确值
　--stats: 统计信息
　--rate: 输出速率信息

1.8）清空计数器

ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

1.9）ipvs规则

/proc/net/ip_vs

2.0）ipvs连接

/proc/net/ip_vs_conn

2、保存及重载规则
2.1）保存：建议保存至/etc/sysconfig/ipvsadm

ipvsadm-save -n > /PATH/TO/IPVSADM_FILE
ipvsadm -Sn > /PATH/TO/IPVSADM_FILE
systemctl stop ipvsadm.service

2.2）重载：

ipvsadm-restore < /PATH/TO/IPVSADM_FILE
ipvsadm -R < /PATH/TO/IPVSADM_FILE
systemctl restart ipvsadm.service

3、NAT模式

设计要点：
1）RIP与DIP在同一IP网络，RIP的网关要指向DIP
2）支持端口映射
3）Director要打开核心转发功能

配置：
4.管理集群服务：增，改，删
4.1）增、改：

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p timeout]

4.2）删除：

ipvsadm -D -t|u|f service-address

4.3）service-address:

-t|u|f:
-t：TCP协议的端口，VIP：TCP_PORT
-u：UDP协议的端口，VIP：UDP_PORT
-f：firewall MARK，标记，一个数字
[-s scheduler]：指定集群的调度算法：默认为wlc

5.管理集群上的RS：增、改、删
5.1）增、改：ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
5.2）server-address:
rip[:port] 如省略port，不作端口映射
5.3）选项：
lvs类型：

-g：gateway, dr类型，默认
-i：ipip, tun类型
-m：masquerade，nat类型
-w weight：权重

6.ipvs scheduler
6.1）ipvs scheduler：根据其调度是否考虑各RS当前的负载状态
两种：静态方法和动态方法
6.2）静态方法：仅根据算法本身进行调度

1、RR: roundrobin, 轮训
2、WRR: Weighted RR, 加权轮训
3、SH: Source Hashing, 实现session sticky, 源IP地址hash; 将来自同一个IP地址的请求始终发往第一次挑中的RS，从而实现会话绑定
4、DH: Destination Hashing; 目标地址哈希，将发往同一个目标地址的请求始终转发至第一次挑中的RS, 典型使用场景是正向代理缓存场景中的负载均衡，如：带宽运营商

实验：实现NAT模式的LVS（必须原路返回）

ip_forward=1
route add default gw 192.168.0.201
# -t:tcp, -s wrr:加权 轮训
ipvsadm -A -t 172.20.0.200:80 -s wrr

# -m: NAT模式；默认：DR模式，不支持映射到不同端口；-w：权重,默认是1
ipvsadm -a -t 172.20.0.200:80 -r 192.168.30.17:8080 -m -w 3
ipvsadm -a -t 172.20.0.200:80 -r 192.168.30.27:8080 -m

2.router：路由器配置
ip_forward=1
route add default gw 192.168.0.200

4、DR模式

1.DR模型中各主机上均需要配置VIP，解决地址冲突的方式有三种：

1.1) 在前端网关做静态绑定
1.2) 在各RS使用arptables
1.3) 在各RS修改内核参数，来限制arp响应和通告的级别

2.限制响应级别：arp_ignore

2.1) 0:默认值，表示可使用本地任意接口上配置在任意地址响应
2.2) 1:仅在请求目标IP配置在本地主机的接收到请求报文的接口上时，才给予响应

3.限制通告级别：arp_announce

3.1) 0:默认值，把本机所有接口的所有信息向每个接口的网络进行通知
3.2) 1:尽量避免将接口信息向非直接连接网络进行通知
3.3) 2:必须避免将接口信息向非网络进行通告

实验：实现DR模式的LVS（不原路返回）

步骤一：准备3台虚拟机
步骤二：先配置3台虚拟机的网络

）eth0 配置在一个网段
）DIP,RIP配置在一个网段

步骤三：配置lvs的VIP

）ifconfig ens33: 192.168.182.100/
）echo "" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

步骤四（RS）：调整RS的响应，通告级别（每一台RS都配）

）echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/arp_ignore
）echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
）echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/arp_announce
）echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

步骤五：在RS上配置VIP

）ifconfig lo: 192.168.182.100 netmask 255.255.255.255

步骤六：启动RS上的httpd服务

）yum install httpd -y
）cd /var/www/html
vi index.html
from ooxxip
）service httpd start
客户端验证：RIP:80能显示
VIP:80不能显示

步骤七：LVS---ipvsadm

）yum install ipvsadm -y
# -t:tcp, -s rr:轮训
）ipvsadm -A -t 192.168.182.100: -s rr
# -m: NAT模式；默认：DR模式，不支持映射到不同端口；-w：权重,默认是1；-g：DR模型，-m：NET模型
）ipvsadm -a -t 192.168.182.128: -r 192.168.182.129 -g
ipvsadm -a -t 192.168.182.128: -r 192.168.182.130 -g
）ipvsadm -ln
）浏览器刷新：访问vip
）ipvsadm -lnc
）netstat -natp

5、TUN模式

6、FULL-NAT模式

二、Keepalived

2.1）安装以及基本操作

# 安装
yum install keepalived -y
# 启动
service keepalived start
# 配置文件位置
/etc/keepalived/keepalived.conf
# 查看日志
tail /var/log/message

2.2）具体配置步骤

步骤一：至少准备四台虚拟机
步骤二：调整RS的响应，通告级别（每一台RS都配）
echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/arp_ignore
echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/arp_announce
echo  > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
步骤三：在RS上配置VIP，切记(DR模式)不要忘了在RS配置VIP,要不然数据包会被丢弃
ifconfig lo:8 192.168.182.100 netmask 255.255.255.255
步骤四：在RS安装启动httpd服务
）yum install httpd -y
）cd /var/www/html
    vi index.html
    from ooxxip
）service httpd start
步骤五：给两台keepalived机子安装keepalived（一主一备）
）yum -y install keepalived
）yum -y install ipvsadm
步骤六：配置keepalived配置文件
# 先备份
）cp -a /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
）cat /etc/keepalived/keepalived.conf

! 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 192.168.200.1
       smtp_connect_timeout
       router_id LVS_DEVEL
       vrrp_skip_check_adv_addr
       # vrrp_strict 如果还是访问不了VIP，可以把这行注释掉
       vrrp_garp_interval
       vrrp_gna_interval
    }

    vrrp_instance VI_1 {
        # 主
        state MASTER
        # 备
        state BACKUP
        interface ens33
        virtual_router_id 
        # 主
        priority 100
        # 备
        priority 50
        advert_int
        authentication {
            auth_type PASS
            auth_pass
        }
        virtual_ipaddress {
            192.168.182.100/ dev ens33 label ens33:
        }
    }

    virtual_server 192.168.182.100  {
        delay_loop
        lb_algo rr
        lb_kind DR
　　　　　nat_mask 255.255.255.0
        persistence_timeout
        protocol TCP

        real_server 192.168.182.130  {
            weight
            HTTP_GET {
                url {
                  path /
                  status_code
                }
                connect_timeout
                nb_get_retry
                delay_before_retry
            }
        }
        real_server 192.168.182.131  {
            weight
            HTTP_GET {
                url {
                  path /
                  status_code
                }
                connect_timeout
                nb_get_retry
                delay_before_retry
            }
        }
    }

）复制一份修改好的配置到从主机

cd /etc/keepalived/ && scp ./keepalived.conf root@192.168.182.129:`pwd`

）启动

/bin/systemctl start keepalived.service

5）RS切记关闭防火墙，如果web也访问不了，lvs也可以关闭防火墙试试

systemctl stop firewalld

）查看是否配置了VIP

）查看是否配置了规则

7）主未挂，备则会自动配置规则,但是不会配置VIP，保证只有一个VIP对外提供服务

一旦主挂了，则备接管（测试，down掉主网卡：ifconfig ens33 down）

缺点：脑裂问题

分析原因：keepalived自身不是高可用，主进程可能会被杀死，但是进程杀死后，没有回收VIP，导致主keepalived无法广播，备keepalived得不到主的广播信号，导致备也会配上VIP，使得主备都有VIP，最后CIP访问VIP的三次握手可能会被打散到主备keepalived上，无法建立连接，导致无法访问。

解决方案：1.写一个自动脚本，定时巡检主keepalived进程是否还存活，如果被杀死，则重启主keepalived服务

　　　　　2.换用更高级的高可用技术（zookeeper），后续会有zookeeper相应的文章

 最后附上keepalived配置文件说明：

! Configuration File for keepalived
global_defs {                                     #全局定义部分
    notification_email {                          #设置报警邮件地址，可设置多个
        acassen@firewall.loc                      #接收通知的邮件地址
    }
    notification_email_from test0@163.com         #设置 发送邮件通知的地址
    smtp_server smtp.163.com                      #设置 smtp server 地址，可是ip或域名.可选端口号 （默认25）
    smtp_connect_timeout 30                       #设置 连接 smtp server的超时时间
    router_id LVS_DEVEL                           #主机标识，用于邮件通知
    vrrp_skip_check_adv_addr
    vrrp_strict                                   #严格执行VRRP协议规范，此模式不支持节点单播
    vrrp_garp_interval 0
    vrrp_gna_interval 0
    script_user keepalived_script                 #指定运行脚本的用户名和组。默认使用用户的默认组。如未指定，默认为keepalived_script 用户，如无此用户，则使用root
    enable_script_security                        #如过路径为非root可写，不要配置脚本为root用户执行。
}       

vrrp_script chk_nginx_service {                   #VRRP 脚本声明
    script "/etc/keepalived/chk_nginx.sh"         #周期性执行的脚本
    interval 3                                    #运行脚本的间隔时间，秒
    weight -20                                    #权重，priority值减去此值要小于备服务的priority值
    fall 3                                        #检测几次失败才为失败，整数
    rise 2                                        #检测几次状态为正常的，才确认正常，整数
    user keepalived_script                        #执行脚本的用户或组
}                                             

vrrp_instance VI_1 {                              #vrrp 实例部分定义，VI_1自定义名称
    state MASTER                                  #指定 keepalived 的角色，必须大写 可选值：MASTER|BACKUP
    interface ens33                               #网卡设置，lvs需要绑定在网卡上，realserver绑定在回环口。区别：lvs对访问为外，realserver为内不易暴露本机信息
    virtual_router_id 51                          #虚拟路由标识，是一个数字，同一个vrrp 实例使用唯一的标识，MASTER和BACKUP 的 同一个 vrrp_instance 下 这个标识必须保持一致
    priority 100                                  #定义优先级，数字越大，优先级越高。
    advert_int 1                                  #设定 MASTER 与 BACKUP 负载均衡之间同步检查的时间间隔，单位为秒，两个节点设置必须一样
    authentication {                              #设置验证类型和密码，两个节点必须一致
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {                           #设置虚拟IP地址，可以设置多个虚拟IP地址，每行一个
        192.168.119.130
    }
    track_script {                                #脚本监控状态
        chk_nginx_service                         #可加权重，但会覆盖声明的脚本权重值。chk_nginx_service weight -20
    }
        notify_master "/etc/keepalived/start_haproxy.sh start"  #当前节点成为master时，通知脚本执行任务
        notify_backup "/etc/keepalived/start_haproxy.sh stop"   #当前节点成为backup时，通知脚本执行任务
        notify_fault  "/etc/keepalived/start_haproxy.sh stop"   #当当前节点出现故障，执行的任务;
}                                             

virtual_server 192.168.119.130 80  {          #定义RealServer对应的VIP及服务端口，IP和端口之间用空格隔开
    delay_loop 6                              #每隔6秒查询realserver状态
    lb_algo rr                                #后端调试算法（load balancing algorithm）
    lb_kind DR                                #LVS调度类型NAT/DR/TUN
    #persistence_timeout 60                   同一IP的连接60秒内被分配到同一台realserver
    protocol TCP                              #用TCP协议检查realserver状态
    real_server 192.168.119.120 80 {
        weight 1                              #权重，最大越高，lvs就越优先访问
        TCP_CHECK {                           #keepalived的健康检查方式HTTP_GET | SSL_GET | TCP_CHECK | SMTP_CHECK | MISC
            connect_timeout 10                #10秒无响应超时
            retry 3                           #重连次数3次
            delay_before_retry 3              #重连间隔时间
            connect_port 80                   #健康检查realserver的端口
        }
    }
    real_server 192.168.119.121 80 {
        weight 1                              #权重，最大越高，lvs就越优先访问
        TCP_CHECK {                           #keepalived的健康检查方式HTTP_GET | SSL_GET | TCP_CHECK | SMTP_CHECK | MISC
            connect_timeout 10                #10秒无响应超时
            retry 3                           #重连次数3次
            delay_before_retry 3              #重连间隔时间
            connect_port 80                   #健康检查realserver的端口
        }
    }
}                                             

vrrp_instance VI_2 {                          #vrrp 实例部分定义，VI_1自定义名称
    state   BACKUP                            #指定 keepalived 的角色，必须大写 可选值：MASTER|BACKUP 分别表示（主|备）
    interface ens33                           #网卡设置，绑定vip的子接口，lvs需要绑定在网卡上，realserver绑定在回环口。区别：lvs对访问为外，realserver为内不易暴露本机信息
    virtual_router_id 52                      #虚拟路由标识，是一个数字，同一个vrrp 实例使用唯一的标识，MASTER和BACKUP 的 同一个 vrrp_instance 下 这个标识必须保持一致
    priority 90                               #定义优先级，数字越大，优先级越高。
    advert_int 1                              #设定 MASTER 与 BACKUP 负载均衡之间同步检查的时间间隔，单位为秒，两个节点设置必须一样
    authentication {                          #设置验证类型和密码，两个节点必须一致
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {                       #设置虚拟IP地址，可以设置多个虚拟IP地址，每行一个
        192.168.119.131
    }
}                                             

virtual_server 192.168.119.131 80 {           #定义RealServer对应的VIP及服务端口，IP和端口之间用空格隔开
    delay_loop 6                              #每隔6秒查询realserver状态
    lb_algo rr                                #后端调试算法（load balancing algorithm）
    lb_kind DR                                #LVS调度类型NAT/DR/TUN
    #persistence_timeout 60                   #同一IP的连接60秒内被分配到同一台realserver
    protocol TCP                              #用TCP协议检查realserver状态
    real_server 192.168.119.120 80 {
        weight 1                              #权重，最大越高，lvs就越优先访问
        TCP_CHECK {                           #keepalived的健康检查方式HTTP_GET | SSL_GET | TCP_CHECK | SMTP_CHECK | MISC
            connect_timeout 10                #10秒无响应超时
            retry 3                           #重连次数3次
            delay_before_retry 3              #重连间隔时间
            connect_port 80                   #健康检查realserver的端口
        }
    }
    real_server 192.168.119.121 80 {
        weight 1                              #权重，最大越高，lvs就越优先访问
        TCP_CHECK {                           #keepalived的健康检查方式HTTP_GET | SSL_GET | TCP_CHECK | SMTP_CHECK | MISC
            connect_timeout 10                #10秒无响应超时
            retry 3                           #重连次数3次
            delay_before_retry 3              #重连间隔时间
            connect_port 80                   #健康检查realserver的端口
        }
    }
}