架构设计：负载均衡层设计方案（7）——LVS + Keepalived + Nginx安装及配置

2018/6/28 posted in  Network

https://blog.csdn.net/yinwenjie/article/details/47211551

1、概述

上篇文章《架构设计：负载均衡层设计方案（6）——Nginx + Keepalived 构建高可用的负载层》(http://blog.csdn.net/yinwenjie/article/details/47130609) 我们讲解了 Nginx 的故障切换，并且承诺各位读者会尽快讲解 LVS + Keepalived + Nginx 的安装和配置。在中间由于工作的原因，我又插写了三篇关于 zookeeper 的原理使用的文章。今天这边文章我们回归主题，为各位读者讲解 LVS + Keepalived + Nginx 的安装及配置。

2、安装计划和准备工作

下图，我们表示了本篇文章要搭建的整个集成架构的抽象结构：

我们采用两个 LVS 节点（141 和 142），但是一个时间工作的只有一个 LVS 节点，另一个始终处于热备 standby 状态，由 keepalived 监控这两个节点的工作状态并完成切换。

在 LVS 节点下，我们采用 LVS-DR 工作模式挂载了两个 Nginx 节点（131、132）。并最终将外网请求交由这两个节点进行处理。注意：在实际工作中，Nginx 下面一般就是访问静态资源、动态资源的配置了。

2-1、准备两个 keepalived 节点

首先我们在将要安装 LVS 的两个节点上，先安装 keepalived，并保证这两个 keepalived 节点能够正常工作（监控批次的状态）。当然，您也可以先准备 LVS，在准备 keepalived。

我想准备 keepalived 节点，大家应该轻车熟路了吧，在《架构设计：负载均衡层设计方案（6）——Nginx + Keepalived 构建高可用的负载层》这篇文章中详细介绍了 keepalived 的最简配置方式。为了大家阅读方便，我们在这里再进行依次简要说明。准备 keepalived 的整个过程包括：

  1. 安装必要的支撑组件，源码安装 keepalived
  2. 将 keepalived 注册成节点的服务，以便保证 keepalived 在节点启动时就开始工作
  3. 更改 keepalived 的配置文件，让其可以正常工作
  4. 验证准备工作

============= 安装 keepalived

[root@lvs1 ~]# yum install -y zlib zlib-devel gcc gcc-c++ openssl openssl-devel openssh
[root@lvs1 ~]# tar -zxvf keepalived-1.2.17.tar.gz
[root@lvs1 ~]# cd keepalived-1.2.17
[root@lvs1 ~]# ./configure --perfix=/usr/keepalived-1.2.17
[root@lvs1 ~]# make & make install

============= 将 keepalived 注册成服务（如果您使用的默认路径安装，就不需要 cp 命令了）

[root@lvs1 ~]# cp /usr/keepalived-1.2.17/etc/sysconfig/keepalived  /etc/sysconfig/keepalived 
[root@lvs1 ~]# cp /usr/keepalived-1.2.17/sbin/keepalived /usr/sbin/keepalived
[root@lvs1 ~]# cp /usr/keepalived-1.2.17/etc/rc.d/init.d/keepalived  /etc/rc.d/init.d/keepalived
[root@lvs1 ~]# mkdir /etc/keepalived
[root@lvs1 ~]# cp /usr/keepalived-1.2.17/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf
[root@lvs1 ~]# 可以做成服务了（不要拷贝，没用的）
[root@lvs1 ~]# chkconfig keepalived on

做成服务后，先不要急着启动，因为配置文件还没有改好。
======== 配置 keepalived（配置文件在：/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 30
   router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_instance VI_1 {
    #141节点设置为MASTER，142或者还有其他的节点设置为BACKUP
    #还记得我们前面文章讲到的无抢占设置吗？这里也可以用哦。
    state MASTER
    #网络适配器名称
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    #所有的SLAVE节点的优先级都要比这个设置值低
    priority 120
    advert_int 1
    #真实ip，142要改成相应的lvs节点真实ip
    mcast_src_ip=192.168.220.141
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    #虚拟/浮动IP
    virtual_ipaddress {
        192.168.220.140
    }
}

以上配置还是最简单的 keepalived 配置，因为我们还没有加上配合 LVS 使用的虚拟 ip 监测设置和下层真实 ip 监测的设置。最简配置主要是为了保证 keepalived 节点是工作正常的。

将以上的配置分别对应到 LVS 的两个节点（注意要改动的地方哦）

========== 进行 keepalived 工作状态的检查：

[root@lvs1 ~]# /etc/init.d/keepalived start

现在设置为 MASTER 的 keepalived 节点（或者在非抢占模式下，优先级最高的那个节点），已经绑定了 140 这个虚拟 ip 了：

[root@lvs2 ~]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN 
    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 state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:39:75:9f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.220.141/24 brd 192.168.220.255 scope global eth0
    inet 192.168.220.140/32 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:fe39:759f/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

当然您也可以通过 /var/log/message 的日志进行 keepalived 是否正常工作的验证。

2-2、继续两个 keepalived 节点上准备 LVS

准备 lvs 的工作就太简单了，因为 centos6.4、6.5、6.6 都已经集成了 LVS 的核心，我们只需要安装 LVS 的管理工具就行了：

两个 LVS 节点都执行：

yum -y install ipvsadm

还记得 lvs 管理工具怎么使用吗？请参见我介绍 LVS 单节点安装的博文：《架构设计：负载均衡层设计方案（5）——LVS 单节点安装》。这里为了方便阅读，给出主要参数的含义列表：

-A –add-service 在内核的虚拟服务器表中添加一条新的虚拟服务器记录。也就是增加一台新的虚拟服务器。
-E –edit-service 编辑内核虚拟服务器表中的一条虚拟服务器记录。
-D –delete-service 删除内核虚拟服务器表中的一条虚拟服务器记录。
-C –clear 清除内核虚拟服务器表中的所有记录。
-R –restore 恢复虚拟服务器规则
-S –save 保存虚拟服务器规则，输出为-R 选项可读的格式
-a –add-server 在内核虚拟服务器表的一条记录里添加一条新的真实服务器记录。也就是在一个虚拟服务器中增加一台新的真实服务器
-e –edit-server 编辑一条虚拟服务器记录中的某条真实服务器记录
-d –delete-server 删除一条虚拟服务器记录中的某条真实服务器记录
-L –list 显示内核虚拟服务器表
-Z –zero 虚拟服务表计数器清零（清空当前的连接数量等）
–set tcp tcpfin udp 设置连接超时值
–start-daemon 启动同步守护进程。他后面可以是master 或backup，用来说明LVS Router 是master 或是backup。在这个功能上也可以采用keepalived 的VRRP 功能。
–stop-daemon 停止同步守护进程
-t –tcp-service service-address 说明虚拟服务器提供的是tcp 的服务[vip:port] or [real-server-ip:port]
-u –udp-service service-address 说明虚拟服务器提供的是udp 的服务[vip:port] or [real-server-ip:port]
-f –fwmark-service fwmark 说明是经过iptables 标记过的服务类型。
-s –scheduler scheduler 使用的调度算法，选项：rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq, 默认的调度算法是： wlc.
-p –persistent [timeout] 持久稳固的服务。这个选项的意思是来自同一个客户的多次请求，将被同一台真实的服务器处理。timeout 的默认值为300 秒。
-M –netmask netmask persistent granularity mask
-r –real-server server-address 真实的服务器[Real-Server:port]
-g –gatewaying 指定LVS 的工作模式为直接路由模式DR模式（也是LVS默认的模式）
-i –ipip 指定LVS 的工作模式为隧道模式
-m –masquerading 指定LVS 的工作模式为NAT 模式
-w –weight weight 真实服务器的权值
–mcast-interface interface 指定组播的同步接口
–connection 显示LVS 目前的连接 如：ipvsadm -L -c
–timeout 显示tcp tcpfin udp 的timeout 值 如：ipvsadm -L –timeout
–daemon 显示同步守护进程状态
–stats 显示统计信息
–rate 显示速率信息
–sort 对虚拟服务器和真实服务器排序输出
–numeric -n 输出IP 地址和端口的数字形式

到后面正式启动 LVS 的时候，就不要问我参数含义咯。_^

2-3、准备两个 Nginx 节点并保证可用

在《架构设计：负载均衡层设计方案（5）——LVS 单节点安装》(http://blog.csdn.net/yinwenjie/article/details/47010569) 这篇文章中，我们详细讲解了 Nginx 节点的准备工作，但是为了方便各位读者阅读，这里我们大致再讲一下。

Nginx 节点的准备工作主要由以下步骤构成（这个不是本文的重点，点到即可）：

  1. 安装 Nginx（当然，正式系统中，还涉及到 Nginx 的参数调优，可以参见《架构设计：负载均衡层设计方案（2）——Nginx 安装》这篇文章）
  2. 打开 Nginx 所在服务器的 “路由” 功能、关闭 “ARP 查询” 功能
  3. 将 VIP：192.168.220.140 设置成 Nginx 所在节点的回环 IP

============= 安装 Nginx

[root@vm1 ~]# yum -y install make zlib zlib-devel gcc gcc-c++ ssh libtool
[root@vm1 ~]# 下载nginx（别拷贝，不能执行的）
[root@vm1 ~]# 解压nginx（别拷贝，不能执行的）
[root@vm1 ~]# ./configure –prefix=/usr/nginx-1.8.0 
[root@vm1 ~]# make && make install 
[root@vm1 ~]# 设置环境变量（别拷贝，不能执行的）
[root@vm1 ~]# 启动nginx

============= 打开 Nginx 所在服务器的 “路由” 功能、关闭 “ARP 查询” 功能

[root@vm1 ~]# echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@vm1 ~]# echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@vm1 ~]# echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@vm1 ~]# echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

============= 设置回环 IP

[root@vm1 ~]# ifconfig lo:0 192.168.220.140 broadcast 192.168.220.140 netmask 255.255.255.255 up
[root@vm1 ~]# route add -host 192.168.220.140 dev lo:0

两台 Nginx 的节点都按照这样的方法去设置。然后使用浏览器，看看这两个节点的 Nginx 是否工作正常：

2-4、其他说明

keepalived 和 LVS 是天生配合完美的一对，LVS 负责进行请求转发不负责任何节点的健康监测；keepalived 负责监控整个环境中，包括虚拟 ip，真实 ip 对应的下层节点的健康状态监测。

3、开始配置：LVS-DR 工作模式

3-1、keepalived 的更改——健康监测

首先我们要更改之前配置的 “最简 keepalived” 配置，让 keepalived 能够对结构中所有节点和虚拟 ip 的健康状态进行监测。更改配置和含义如下：

! 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 192.168.200.1
   #smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_instance VI_1 {
    #141节点设置为MASTER，142或者还有其他的节点设置为BACKUP
    #还记得我们前面文章讲到的无抢占设置吗？这里也可以用哦。
    state MASTER
    #网络适配器名称
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    #所有的SLAVE节点的优先级都要比这个设置值低
    priority 120
    advert_int 1
    #真实ip，142要改成相应的lvs节点真实ip
    mcast_src_ip=192.168.220.141
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    #虚拟/浮动IP
    virtual_ipaddress {
        192.168.220.140
    }
}

virtual_server 192.168.220.140 80 {
    #健康时间检查，单位秒
    delay_loop 6
    #负载均衡调度算法wlc|rr，和您将使用的LVS的调度算法保持原则一致
    lb_algo rr
    #负载均衡转发规则 DR NAT TUN。和您将启动的LVS的工作模式设置一致
    lb_kind DR
    #虚拟地址的子网掩码
    nat_mask 255.255.255.0
    #会话保持时间，因为我们经常使用的是无状态的集群架构，所以这个设置可有可无
    #persistence_timeout 50
    #转发协议，当然是TCP
    protocol TCP

    #真实的下层Nginx节点的健康监测
    real_server 192.168.220.131 80 {
        #节点权重，
        weight 10
        #设置检查方式，可以设置HTTP_GET | SSL_GET
        HTTP_GET {
            url {
              path /
              digest ff20ad2481f97b1754ef3e12ecd3a9cc
            }
            #超时时间，秒。如果在这个时间内没有返回，则说明一次监测失败
            connect_timeout 3
            #设置多少次监测失败，就认为这个真实节点死掉了
            nb_get_retry 3
            #重试间隔
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.220.132 80 {
        weight 10
        HTTP_GET {
            url {
              path /
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

这样一来，keepalived 就可以检查整个架构中的所有节点状态了。另外要说明的是，这个检查过程并不是必须的，您使用 keepalived 的最简配置也是可以的，不过您就需要自己写监测脚本了（道理是一样的）。

3-2、启动两个 LVS 节点

启动 LVS 的过程就太简单了（两个节点都是一样的启动方式）：

[root@lvs2 ~]# ipvsadm -C
[root@lvs2 ~]# ipvsadm -At 192.168.220.140:80 -s rr 
[root@lvs2 ~]# ipvsadm -at 192.168.220.140:80 -r 192.168.220.131 -g
[root@lvs2 ~]# ipvsadm -at 192.168.220.140:80 -r 192.168.220.132 -g
[root@lvs2 ~]# 然后我们可以使用ipvsadm 监控目前LVS的状态
[root@lvs2 ~]# ipvsadm

注意：处于 standby 的 lvs1 节点也要这样进行设置。
还有，以上的 LVS 的设置，和 real server 上的设置，在重启后都会消失，所以一定要做成脚本哦。

4、验证工作

这样 LVS + Keepalived + Nginx 方式的配置就做完了。现在我们进行搭建效果的监测：

4-1、验证 Master-LVS 节点的工作

我们使用两个不同的浏览器，验证 Master-LVS 节点的工作：

========= 浏览器 1：

========= 浏览器 2：

看来 140 这个 VIP 下的 LVS 工作是正常的。

4-2、验证 Master-LVS 节点停止后的效果

下面我们停止 Master-LVS1：

[root@lvs2 ~]# service keepalived stop

在经历了一些访问停顿后，浏览器 1 显示的效果如下（这就是为什么 keepalived 最好设置为非抢占模式）：

5、后文介绍

好了，到这里负载均衡层所使用的几个标准工具就介绍完了。下一篇文章我们将进行总结，然后进入架构设计：业务层设计方案 的系列文章。在下一个系列文章中，我们将介绍至少两套 SOA 的实现、至少两套系统间通信使用的消息队列。哦，应我朋友的要求，我会专门写几篇文章，介绍 java 中线程的基础知识和进阶知识。

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