LVS+KeepAlived高可用负载均衡集群

1. 高可用群集的相关知识
- - 1.普通群集
  - 2.高可用群集(HA)
  - 3.Keepalived及其工作原理
  - 4.Keepalived体系主要模块及其作用
  - 5.健康检查方式（学名：探针）
二、脑裂的形成和解决
- - 1.产生脑裂的常见原因及解决方法
  - 2.脑裂预防预防措施
三、LVS+KeepAlived高可用负载均衡集群的部署
- - 1.配置负载调度器（主、备相同）
  - 2.配置节点服务器
  - 3.测试验证

1. 高可用群集的相关知识

高可用集群只需要在调度器上多进行一台或两台（服务器本身的价格比较昂贵，一般备用的服务器的数量会和当前业务创造的价值对等）的设置，就可避免因调度器瘫痪业务中断的风险，所以实现了真正的高可用的效果。

1.普通群集

普通的群集的部署是通过一台度器控制调配多台节点服务器进行业务请求的处理，但是仅仅是一台调度器，就会存在极大的单点故障风险，当该调度器的链路或则调度器本身出现故障时，就会导致整个业务的无法正常进行。

在这里插入图片描述

2.高可用群集(HA)

高可用集群是由一台主调度器和一台或多台备用调度器。在主调度器能够正常运转时，由主调度器进行节点服务器业务的分配处理，其余备用调度器处于待机状态，不参与当前的集群运转。当主调度器出现故障无法运转时，此时备用调度器会由优先级最高的调度承担主调度器的工作，而出现故障的主调调度器便会退出当前工作，由人工维修后返回集群。
在这里插入图片描述

3.Keepalived及其工作原理

Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以解决静态路由出现的单点故障问题。

在一个LVS服务集群中通常有主服务器（MASTER）和备份服务器（BACKUP）两种角色的服务器，但是对外表现为一个虚拟IP（VIP），主服务器会发送VRRP通告信息给备份服务器，当备份服务器收不到VRRP消息的时候，即主服务器异常的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

4.Keepalived体系主要模块及其作用

keepalived体系架构中主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。

core模块：为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析。
vrrp模块：是来实现VRRP协议的。（调度器之间的健康检查和主备切换）
check模块：负责健康检查，常见的方式有端口检查及URL检查。（节点服务器的健康检查）

5.健康检查方式（学名：探针）

健康检查方式	说明
发送心跳信息	例如ping/pong命令等
TCP端口检查	例如向一台主机的 IP:PROT 发送TCP三次握手连接
HTTP URL检查	例如向一台主机的http://IP+PROT/…URL路径发送HTTP GET{}请求方法主机响应返回2xx或者3xx为正常，若响应返回4xx或者5xx则认为健康检查异常

二、脑裂的形成和解决

在"双机热备"高可用（HA）系统中，当联系两个节点的"心跳线"断开时(即两个节点断开联系时)，本来为一个整体、动作协调的HA系统，就分裂成为两个独立的节点(即两个独立的个体)。由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障，此时备用调度器会运转起来争做主调度器的工作，而主调度器依然保持着调度工作，两个调度的同时运转导致整个系统的紊乱。

就会发生严重后果：
(1）共享资源被瓜分、两边"服务"都起不来了
(2）或者两边"服务"都起来了，但同时读写"共享存储"，导致数据损坏（常见如数据库轮询着的联机日志出错）。

1.产生脑裂的常见原因及解决方法

硬件原因：
高可用服务器各节点之间心跳线链路发生故障，导致无法正常通信。
因心跳线坏了（包括断了，老化）。
因网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题（网卡直连）。
因心跳线间连接的设备故障（网卡及交换机）。
因仲裁的机器出问题（采用仲裁的方案）。

运用配置原因：
高可用服务器上开启了iptables防火墙阻挡了心跳消息传输。
高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确，导致发送心跳失败。
其他服务配置不当等原因，如心跳方式不同，心跳广插冲突、软件Bug等
Keepalived配置里同一VRRP实例如果virtual_router_id两端参数配置不一致也会导致裂脑问题发生。

脑裂的解决方法：
关闭两个都成为master主机中的一个，一般关闭原本就为master的主机

2.脑裂预防预防措施

针对脑裂现象的产生，运维人员第一时间要做的不是处理发生故障的调度器或则故障线路，而是首先确保业务不会因此中断，进行脑裂的预防尤为重要。出现问题，先保证业务的进行，再进行排障。

方式一：添加冗余的心跳线
添加冗余的心跳线支持HA多线路的进行，在多线路的加持下，一条线路故障后，也会有其余的线路也可传输心跳信息，让主备调度器继续保持正常运转。此方案可减少脑裂产生的概率。

方式二：脚本配合周期任务计划检测，调度器自我裁决

脑裂分析：产生脑裂的最主要最常见的原因是备调度器接收不到主调度器的的心跳信息。首先调度器大多数情况下都会是在统一局域网中，是通过网络来进行心跳信息的传送。所以心跳信息的检测可以基于icmp协议来进行检测

主调度器本身使用ping命令进行周期计划ping备用调度器，保证时刻畅通。
采用条件判断语句，若主调调度器ping不通备调度器时，主调度器启用ssh服务远程借用节点服务器对备用调度器进行ping命令（可以多设置几台节点服务器ping，确保准确性）。若节点服务能ping通则说明问题出现在1号线路，主调度器进行自我裁决，让备调度器进行主调调度器的工作。若节点服务器也ping不通备调度器，说明问题出在了2号线路。
可以在备调度器中也添加一个该方式的脚本，时刻ping主调度器。保证2号线出现问题时进行自我裁决。
将主备调度器的脚本均添加周期计划任务中（crontab -e），进行合理的时间段检测。

方式三：第三方工具，监控软件
使用监控软件的方法，这边主要是采用的zabbix来监控的，主要就是创建监控项，创建触发器来测试关闭keepalived服务

方式四：启用磁盘锁
正在服务一方锁住共享磁盘，“裂脑"发生时，让对方完全"抢不走"共享磁盘资源。但使用锁磁盘也会有一个不小的问题，如果占用共享盘的一方不主动"解锁”，另一方就永远得不到共享磁盘。现实中假如服务节点突然死机或崩溃，就不可能执行解锁命令。后备节点也就接管不了共享资源和应用服务。于是有人在HA中设计了"智能"锁。即：正在服务的一方只在发现心跳线全部断开（察觉不到对端）时才启用磁盘锁。平时就不上锁了。

三、LVS+KeepAlived高可用负载均衡集群的部署

本次实验部署采用的时KeepAlived的运用与LVS中DR模式的结合，共同部署出高可用的负载均衡的集群。真实环境还会存在NFS共享目录服务器，考虑在上次的DR实验与NAT实验中都已经展示了NFS服务器与节点服务器之间的连接，本次若做也是相同的操作步骤，就省略了。

部署前的准备
主DR 服务器：192.168.30.10
备DR 服务器：192.168.30.20
Web 服务器1：192.168.30.30
Web 服务器2：192.168.30.50
vip：192.168.30.188
客户端：192.168.30.100

1.配置负载调度器（主、备相同）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

（1）配置keeplived（主、备DR 服务器上都要设置）
cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
vim keepalived.conf
......
global_defs {						#定义全局参数
--10行--修改，邮件服务指向本地
	smtp_server 127.0.0.1
--12行--修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
	router_id LVS_01
--14行--注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
	#vrrp_strict
}

vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数
--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
    state MASTER
--21行--修改，指定承载vip地址的物理接口
    interface ens33
--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致	
    virtual_router_id 10
	#nopreempt		#如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90
    priority 100
    advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
    authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
		auth_type PASS				#认证类型
--27行--修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
        auth_pass abc123
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.30.188
    }
}
--36行--修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数
virtual_server 192.168.30.188 80 {
    delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
    lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0			#连接保持时间(秒)
    protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议
--43行--修改，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.30.30 80 {
        weight 1					#节点的权重
--45行--删除，添加以下健康检查方式		
        TCP_CHECK {
			connect_port 80			#添加检查的目标端口
			connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
			nb_get_retry 3			#添加重试次数
			delay_before_retry 3	#添加重试间隔
		}
	}

	real_server 192.168.80.50 80 {		#添加第二个 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
		}
	}
##删除后面多余的配置##
}


systemctl start keepalived
ip addr						#查看虚拟网卡vip


（2）启动 ipvsadm 服务
--192.168.30.10---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln
#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived

--192.168.30.20---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln

（3）调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

2.配置节点服务器

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install httpd
systemctl start httpd

192.168.30.30
echo 'this is ztm web!' > /var/www/html/index.html

192.168.30.50
echo 'this is hss web!' > /var/www/html/index.html

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.30.188
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.30.188 dev lo:0

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

sysctl -p