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LVS专题: LVS+Keepalived并使用DNS轮询实现Director的高可用和负载均衡

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LVS专题: LVS+Keepalived并使用DNS轮询实现Director的高可用和负载均衡

前言

LVS专题写到第三篇了, 前两篇我们对LVS的基础使用也有了一些了解, 这篇我们将做一个比较复杂的实验, 话不多说, 开始吧!

什么是KeepAlived

What is Keepalived ? 
Keepalived is a routing software written in C. The main goal of this project is to provide simple and robust facilities for loadbalancing and high-availability to Linux system and Linux based infrastructures. Loadbalancing framework relies on well-known and widely used Linux Virtual Server (IPVS) kernel module providing Layer4 loadbalancing. Keepalived implements a set of checkers to dynamically and adaptively maintain and manage loadbalanced server pool according their health. On the other hand high-availability is achieved by VRRP protocol. VRRP is a fundamental brick for router failover. In addition, Keepalived implements a set of hooks to the VRRP finite state machine providing low-level and high-speed protocol interactions. Keepalived frameworks can be used independently or all together to provide resilient infrastructures. ##转自官方文档

大体的意思就是keepalived是一个由C语言编写的项目, 主要目标是提供负载均衡和高可用的Linux服务. keepalived依赖于Linux Virtual Server(IPVS)内核提供的四层负载均衡, keepalived实现了动态自适应和维护, 能够检测负载均衡池中的主机的健康状态, 而keepalived的高可用是通过VRRP(virtual route redundancy protocol)实现的.

关于VRRP协议参考文档H3C技术白皮书: VRRPRFC 3768:Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP)

实验介绍

大家都知道LVS虽然性能很强劲但是功能上有很多不足, 例如: 不能提供后端健康状态检查功能, director容易成为单点故障…, 而这些功能我们都可以通过第三方软件keepalived来提供, 而本次实验我们就要使用keepalived提供lvs-director的高可用, 并让两台director分别互为主从都能接受客户端通过dns对A记录的轮询请求从而转发至后端主机. 实现Director的高可用和负载均衡

实验拓扑

图画的不够形象, 实验中我们使用DR模型来进行实验

blob.png

实验环境

VIP1为172.16.1.8、VIP2为172.16.1.9

主机 IP地址 功用
director1.anyisalin.com VIP1,VIP2, DIP: 172.16.1.2 Director1
director2.anyisalin.com VIP1,VIP2, DIP: 172.16.1.3 Director2
rs1.anyisalin.com VIP, RIP: 172.16.1.4 RealServer 1
rs2.anyisalin.com VIP, RIP: 172.16.1.5 RealServer 2
ns.anyisalin.com IP: 172.16.1.10 DNS

注意: 本文实验中所有主机SElinux和iptables都是关闭的

实验步骤

配置KeepAlived(1)

实现Director 的VIP互为主从

下面的操作都在director1上执行

[root@director1 ~]# ntpdate 0.centos.pool.ntp.org  #同步时间
[root@director1 ~]# yum install keepalived &> /dev/null && echo success    #安装keepalived
success

[root@director1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf    #修改配置文件的部分配置如下
vrrp_instance VI_1 {
   state MASTER
   interface eth0
   virtual_router_id 51
   priority 100
   advert_int 1
   authentication {
       auth_type PASS
       auth_pass 1111
   }
   virtual_ipaddress {
   172.16.1.8 dev eth0 label eth0:0
   }
}


vrrp_instance VI_2 {
  state BACKUP
  interface eth0
  virtual_router_id 52
  priority  99
  advert_int 1
  authentication {
   auth_type PASS
   auth_pass 2222
  }

  virtual_ipaddress {
    172.16.1.9 dev eth0 label eth0:1
  }
}

下面的操作都在director1上执行

[root@director2 ~]# ntpdate 0.centos.pool.ntp.org  #同步时间
[root@director2 ~]# yum install keepalived &> /dev/null && echo success    #安装keepalived
success

[root@director2 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf    #修改配置文件的部分配置如下
vrrp_instance VI_1 {
   state BACKUP
   interface eth0
   virtual_router_id 51
   priority 99
   advert_int 1
   authentication {
       auth_type PASS
       auth_pass 1111
   }
   virtual_ipaddress {
   172.16.1.8 dev eth0 label eth0:0
   }
}


vrrp_instance VI_2 {
  state MASTER
  interface eth0
  virtual_router_id 52
  priority  100
  advert_int 1
  authentication {
   auth_type PASS
   auth_pass 2222
  }

  virtual_ipaddress {
    172.16.1.9 dev eth0 label eth0:1
  }
}

同时在director1和director2上启动keepalived

[root@director1 ~]# service keepalived start
[root@director2 ~]# service keepalived start

测试

默认情况director1director2的ip如下 

blob.png


我们将director1keepalived服务停止, 效果如下, IP自动转移到director2 


我们将director1keepalived服务再次启动, 效果如下, IP地址转回director1 

配置LVS

配置KeepAlived(2)

这里我们使用DR模型进行实验, 因为keepalived可以通过调用ipvs的接口来自动生成规则, 所以我们这里无需ipvsadm, 但是我们要通过ipvsadm命令来查看一下ipvs规则

下面的操作在director1和director2都要执行, 由于篇幅过长, 遂不演示director2的操作

[root@director1 ~]# yum install ipvsadm httpd &> /dev/null && echo success
success
[root@director1 ~]# echo "<h1>Sorry, Service is Unavailable </h1>" > /var/www/html/index.html #配置sorry页面

[root@director1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf    #修改keepalived配置文件, 添加以下段落
virtual_server 172.16.1.8 80 {
   delay_loop 6
   lb_algo rr
   lb_kind DR
   nat_mask 255.255.255.0
  # persistence_timeout 50
   protocol TCP
   sorry_server 127.0.0.1 80

   real_server 172.16.1.4 80 {
       weight 1
       HTTP_GET {
           url {
             path /
       status_code 200
           }
           connect_timeout 3
           nb_get_retry 3
           delay_before_retry 3
       }
   }

   real_server 172.16.1.5 80 {
       weight 1
       HTTP_GET {
           url {
             path /
       status_code 200
           }
           connect_timeout 3
           nb_get_retry 3
           delay_before_retry 3
       }
   }
}


virtual_server 172.16.1.9 80 {
   delay_loop 6
   lb_algo rr
   lb_kind DR
   nat_mask 255.255.255.0
  # persistence_timeout 50
   protocol TCP
   sorry_server 127.0.0.1 80

   real_server 172.16.1.4 80 {
       weight 1
       HTTP_GET {
           url {
             path /
       status_code 200
           }
           connect_timeout 3
           nb_get_retry 3
           delay_before_retry 3
       }
   }

   real_server 172.16.1.5 80 {
       weight 1
       HTTP_GET {
           url {
             path /
       status_code 200
           }
           connect_timeout 3
           nb_get_retry 3
           delay_before_retry 3
       }
   }
}

同时在director1和director2上重启keepalived

[root@director2 ~]# service keepalived restart
[root@director2 ~]# service keepalived restart

查看ipvs规则

[root@director1 ~]# ipvsadm -L -n  #正常
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
 -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.1.8:80 rr
 -> 172.16.1.4:80                Route   1      0          0        
 -> 172.16.1.5:80                Route   1      0          0        
TCP  172.16.1.9:80 rr
 -> 172.16.1.4:80                Route   1      0          0        
 -> 172.16.1.5:80                Route   1      0          0

配置RS的IP和web服务

下面的操作都在rs1上执行

[root@rs1 ~]# yum install httpd -y &> /dev/null && echo success    #安装httpd
success
[root@rs1 ~]# echo "<h1>This is 172.16.1.4</h1>" > /var/www/html/index.html    #创建网页文件

[root@director1 ~]# service httpd start    #启动httpd服务
Starting httpd: httpd: apr_sockaddr_info_get() failed for director1.anyisalin.com

httpd: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 127.0.0.1 for ServerName
                                                          [  OK  ]
[root@rs1 ~]# vim setup.sh #编写脚本配置相关内核参数和IP, 对这里不了解的看我上篇文章
#!/bin/bash
case $1 in
start)
       echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
       echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
       echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
       echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
       ifconfig lo:0 172.16.1.8/32 broadcast 172.16.1.8 up
       ifconfig lo:1 172.16.1.9/32 broadcast 172.16.1.9 up
       ;;
stop)
       echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
       echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
       echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
       echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
       ifconfig lo:0 down
       ifconfig lo:1 down
esac

[root@rs1 ~]# bash setup.sh start  #运行脚本
[root@rs1 ~]# scp setup.sh 172.16.1.5:/root        #将脚本传给rs2

下面的操作都在rs1上执行

[root@rs1 ~]# yum install httpd -y &> /dev/null && echo success    #安装httpd
success
[root@rs1 ~]# echo "<h1>This is 172.16.1.4</h1>" > /var/www/html/index.html    #创建网页文件
[root@rs2 ~]# bash setup.sh start  #运行脚本

测试LVS

测试director1director2 

当我们关闭rs1的web服务, 会自动检查健康状态并删除 

当我们同时关闭rs1rs2的web服务, 会自动启用sorry server 

配置DNS

配置dns的过程没什么好说的, 有兴趣可以看我的博客DNS and BIND 配置指南

下面的操作都在ns上执行

[root@ns /]# yum install bind bind-utils -y --nogpgcheck &> /dev/null && echo success #安装bind
success

[root@ns /]# vim /etc/named.conf    #修改主配置文件如下
options {
       directory       "/var/named";

};
zone "." IN {
       type hint;
       file "named.ca";
};

include "/etc/named.rfc1912.zones";
include "/etc/named.root.key";

[root@ns /]# vim /etc/named.rfc1912.zones   #在文件尾部加上下列字段
zone "anyisalin.com" IN {
       type master;
       file "anyisalin.com.zone";
};

[root@ns /]# vim /var/named/anyisalin.com.zone  #创建区域配置文件

$TTL 600
$ORIGIN anyisalin.com.
@  IN   SOA  ns.anyisalin.com.  admin.anyisalin.com. (
       20160409
       1D
       5M
       1W
       1D
)

       IN   NS  ns
ns      IN   A   172.16.1.10
www     IN   A   172.16.1.8
www     IN   A   172.16.1.9

[root@ns /]# service named start    #启动named
Generating /etc/rndc.key:                                  [  OK  ]
Starting named:                                            [  OK  ]

测试DNS轮询效果

已经实现DNS轮询效果 

blob.png

最终测试

做了那么实验, 结合前面实验的效果, 来一次最终测试, 我将本机的DNS server指向了172.16.1.10以便测试

默认情况如下 

我们将director2keepalived强制关闭,依然不会影响访问 

此时我们的director1的IP地址如下, 接管了director2的IP 

blob.png

总结

我们通过DNS轮询实现LVS-Director的负载均衡, KeepAlived实现Director的高可用, 而Director本身就可以为后端的RS进行负载均衡, 这一套架构还是很完整的. 其实本文还有很多不完善的地方, 但是由于我时间较紧, 遂不对其进行叙述, 希望大家多多谅解, LVS专题到这里可能结束了, 也可能会不定期的更新, 希望大家多多关注我的博客! 
作者: AnyISalIn QQ:1449472454 
感谢:MageEdu

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