Hi，大家好，我是编程小6，很荣幸遇见你，我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来，今天说一说LVS+KeepAlived+Nginx高可用实现方案,希望能够帮助你!!!。

这是一段血泪教程…

概念

LVS

• 什么是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。

• 宗旨

  1. 使用集群技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器.
  2. 很好的可伸缩性（Scalability）
  3. 很好的可靠性（Reliability）
  4. 很好的可管理性（Manageability）。

• 特点
  可伸缩网络服务的几种结构，它们都需要一个前端的负载调度器（或者多个进行主从备份）。我们先分析实现虚拟网络服务的主要技术，指出IP负载均衡技术是在负载调度器的实现技术中效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中，主要有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极大地提高系统的伸缩性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术。

• 其他
  更多其他特点请参考百度百科-Lvs

KeepAlived

• 什么是keepAlived
  keepalived是一个类似于layer3, 4 & 5交换机制的软件，也就是我们平时说的第3层、第4层和第5层交换。Keepalived是自动完成，不需人工干涉。
• 简介
  Keepalived的作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。
• 工作原理
  Layer3,4,5工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层,原理分别如下：
  • Layer3：Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除，这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机。Layer3的方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。
  • Layer4:如果您理解了Layer3的方式，Layer4就容易了。Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。
  • Layer5：Layer5对指定的URL执行HTTP GET。然后使用MD5算法对HTTP GET结果进行求和。如果这个总数与预期值不符，那么测试是错误的，服务器将从服务器池中移除。该模块对同一服务实施多URL获取检查。如果您使用承载多个应用程序服务器的服务器，则此功能很有用。此功能使您能够检查应用程序服务器是否正常工作。MD5摘要是使用genhash实用程序（包含在keepalived软件包中）生成的。
    SSL_GET与HTTP_GET相同，但使用SSL连接到远程Web服务器。
    MISC_CHECK：此检查允许用户定义的脚本作为运行状况检查程序运行。结果必须是0或1.该脚本在导演盒上运行，这是测试内部应用程序的理想方式。可以使用完整路径（即/path_to_script/script.sh）调用可以不带参数运行的脚本。那些需要参数的需要用双引号括起来（即“/path_to_script/script.sh arg 1 … arg n”）
• 作用
  主要用作RealServer的健康状态检查以及LoadBalance主机和BackUP主机之间failover的实现。
  高可用web架构: LVS+keepalived+nginx+apache+php+eaccelerator（+nfs可选 可不选）

为什么要使用

当我们的服务器意外挂了之后，我们要怎么做？
当然是找一台新的机器，替代现有的机器，然后做新的环境部署，端口映射，域名解析等等一系列的工作，再将服务重新启动；但是如果这一系列的操作都是手动完成的，那么等你把这些工作搞好，可能服务已经停止个把小时了，这会儿估计运营早就提着菜刀架在你脖子上了；
但是如果使用了KeepAlived之后，然后提前将备用机准备好，当主的机器挂掉之后，自动将VIP给你切换到备用机，并且以邮件的形式告诉你说主服务已经挂了，你得赶紧恢复起来；这时候你就可以慢慢的去找主服务的问题，这时候并不会影响到你的正常业务运行。

准备

• 虚拟机(CentOS 7)
  准备了4台虚拟机，用于测试

  主机	ip	作用
  主机1	192.168.1.128	Keepalived Master
  主机2	192.168.1.129	Keepalived Backup
  主机3	192.168.1.130	Nginx1
  主机4	192.168.1.131	Nginx2
  无	192.168.1.200	虚拟IP（VIP）

  虚拟机搭建可参考: 基于VirtualBox搭建Linux(CentOS 7)虚拟机环境（学习必备技能） https://blog.lupf.cn/articles/2020/04/04/1586001434581.html

• 基本架设示意图
  

• 安装源文件
  keepalived-2.0.10 下载

软件安装

在192.168.1.128及192.168.1.129上安装keepalived
在192.168.1.130及192.168.1.131上安装nginx

KeepAlived 安装

• 基础软件安装

  yum install -y gcc
  yum install -y openssl-devel
  yum install -y libnl libnl-devel
  yum install -y libnfnetlink-devel
  yum install -y net-tools
  yum install -y vim wget
  

源码安装

• 将以上下载的2.0.10的版本拷贝至/use/local/src下
• 安装
  • 解压编译、安装

      cd /use/local/src
      tar -zxvf keepalived-2.0.10.tar.gz
      mv keepalived-2.0.10 ../keepalived
      cd /use/local/keepalived/
      ./configure
      make && make install
    

    • 常见错误1
      !!! OpenSSL is not properly installed on your system. !!!
      !!! Can not include OpenSSL headers files. !!!
      解决方法:
      yum -y install openssl-devel
    • 常见错误2
      this build will not support IPVS with IPv6. Please install libnl/libnl-3 dev libraries to support IPv6 with IPVS.(此版本不支持使用IPv6的IPVS。 请安装libnl / libnl-3 dev库以支持带IPVS的IPv6。)
      解决方法:
      yum -y install libnl libnl-devel
    • 常见问题三
      configure: error: libnfnetlink headers missing
      解决方法:
      yum install -y libnfnetlink-devel
  • keepalived配置
    将keepalived配置文件拷贝到etc/keepalived下

    mkdir /etc/keepalived
    cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/
    

  • 开机启动项
    把 keepalived的启动文件复制到init.d下，加入开机启动项

    cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/
    

  • 将keepalived文件拷贝到etc下

    cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
    

  • 把keepalived加入系统命令目录

    cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/
    

    • 常见问题
      error while loading shared libraries: libcrypto.so.1.1: cannot open shared object file: No such file or directory
      解决方式:
      ln -s /usr/local/lib64/libssl.so.1.1 /usr/lib64/libssl.so.1.1
      ln -s /usr/local/lib64/libcrypto.so.1.1 /usr/lib64/libcrypto.so.1.1

yum安装

这里的教程使用的上面的源码安装

yum install -y keepalived

服务启动、重启、关闭

这里只是测试服务是否能正常启动，后续还需要更改keepalived的配置之后才能正常的使用

• 启动

  /etc/init.d/keepalived start
  

• 重启

  /etc/init.d/keepalived restart
  

• 启动

  /etc/init.d/keepalived stop
  

安装ipvsadm

用于查看lvs转发及代理情况的工具
只需要在192.168.1.128及192.168.1.129上安装即可

yum install ipvsadm -y

nginx安装

只需要在192.168.1.130及192.168.1.131上安装nginx即可
请参考基于CentOS 7 web服务环境搭建（包含JDK+Nginx+Tomcat+Mysql+Redis）中nginx的安装部分
或者
请参考OpenResty(Nginx+Lua)高并发最佳实践直接安装OpenResty即可包含了nginx部分，这里选用的是这种方式

防火墙(iptables)

• 停用firewalld

  systemctl stop firewalld.service
  systemctl disable firewalld.service
  systemctl mask firewalld.service
  

• 安装iptables防火墙

  #查看iptables相关的安装包
  yum list iptables*
  #安装
  yum install -y iptables-services
  

防火墙配置(方式一)

• 编辑防火墙，增加端口
  • keepalived服务器下的配置
    192.168.1.128和192.168.1.129下的添加以下配置
    vi /etc/sysconfig/iptables

    #允许vrrp多播心跳(如果防火墙开启，这里不配置这个，就会出现裂脑)
    -A INPUT -p vrrp -j ACCEPT
    #开启80端口的访问(如果防火墙开启，不配置这个，vip的80端口将无法正常访问)
    -I INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
    

  • nginx服务器下配置
    192.168.1.130和192.168.1.131下的添加以下配置
    vi /etc/sysconfig/iptables

    #nginx默认监听的80端口 这里直接开启80端口的外网访问(不开启外网将无法正常反问对应服务器的nginx)
    -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 80 -j ACCEPT
    

  • 重启防火墙

    systemctl restart iptables.service
    

防火墙配置(方式二)

直接关闭所有防火墙，这种方式仅仅用于测试；不推荐用于实际项目

systemctl stop iptables.service

配置nginx服务器(>>这里很重要!很重要!很重要！！！<<)

以下操作需要在角色为Web服务器的两台中进行
即192.168.1.130和192.168.1.131这两台服务器上配置即可

• 启动nginx服务
  确保nginx已经正常运行了

  ps -ef|grep nginx
  

  

• 编辑realserver脚本文件两台机器都要搞

  • 进入init文件夹
    cd /etc/init.d/

  • 编辑脚本
    vim realserver
    添加以下脚本

    #虚拟的vip 根据自己的实际情况定义
    SNS_VIP=192.168.1.200
    /etc/rc.d/init.d/functions
    case "$1" in
    start)
           ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP
           /sbin/route add -host $SNS_VIP dev lo:0
           echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
           echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
           echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
           echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
           sysctl -p >/dev/null 2>&1
           echo "RealServer Start OK"
           ;;
    stop)
           ifconfig lo:0 down
           route del $SNS_VIP >/dev/null 2>&1
           echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
           echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
           echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
           echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
           echo "RealServer Stoped"
           ;;
    *)
           echo "Usage: $0 {start|stop}"
           exit 1
    esac
    exit 0
    

  • 保存并设置脚本的执行权限

    chmod 755 /etc/init.d/realserver
    // 因为realserver脚本中用到了/etc/rc.d/init.d/functions，所以一并设置权限
    chmod 755 /etc/rc.d/init.d/functions
    

  • 执行脚本

    service realserver start
    

    

  • 查看执行结果
    ip a
    如果看到以下效果，说明脚本已经执行成功了
    

最后关键一步，配置keepalived

配置MASTER

• 进入192.168.1.128服务器

  cd /etc/keepalived
  #备份默认的keepalived配置
  mv keepalived.conf keepalived-back.conf
  vim keepalived.conf
  

• 添加以下配置:

  global_defs {
     notification_email {
           edisonchou@hotmail.com
     }
     notification_email_from sns-lvs@gmail.com
     smtp_server 192.168.80.1
     smtp_connection_timeout 30
     router_id LVS_DEVEL  # 设置lvs的id，在一个网络内应该是唯一的
  }
  vrrp_instance VI_1 {
      state MASTER   #指定Keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备 记得大写
      interface eno16777736  #网卡id 不同的电脑网卡id会有区别 可以使用:ip a查看
      virtual_router_id 51  #虚拟路由编号，主备要一致
      priority 100  #定义优先级，数字越大，优先级越高，主DR必须大于备用DR
      advert_int 1  #检查间隔，默认为1s
      authentication {   #这里配置的密码最多为8位，主备要一致，否则无法正常通讯
          auth_type PASS
          auth_pass 1111
      }
      virtual_ipaddress {
          192.168.1.200  #定义虚拟IP(VIP)为192.168.1.200，可多设，每行一个
      }
  }
  # 定义对外提供服务的LVS的VIP以及port
  virtual_server 192.168.1.200 80 {
      delay_loop 6 # 设置健康检查时间，单位是秒
      lb_algo rr # 设置负载调度的算法为wlc
      lb_kind DR # 设置LVS实现负载的机制，有NAT、TUN、DR三个模式
      nat_mask 255.255.255.0
      persistence_timeout 0
      protocol TCP
      real_server 192.168.1.130 80 {  # 指定real server1的IP地址
          weight 3   # 配置节点权值，数字越大权重越高
          TCP_CHECK {
          connect_timeout 10
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
          connect_port 80
          }
      }
      real_server 192.168.1.131 80 {  # 指定real server2的IP地址
          weight 3  # 配置节点权值，数字越大权重越高
          TCP_CHECK {
          connect_timeout 10
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
          connect_port 80
          }
       }
  }
  

配置BACKUP

• 进入192.168.1.129服务器

  cd /etc/keepalived
  #备份默认的keepalived配置
  mv keepalived.conf keepalived-back.conf
  vim keepalived.conf
  

• 添加以下配置:

  global_defs {
     notification_email {
           edisonchou@hotmail.com
     }
     notification_email_from sns-lvs@gmail.com
     smtp_server 192.168.80.1
     smtp_connection_timeout 30
     router_id LVS_DEVEL  # 设置lvs的id，在一个网络内应该是唯一的
  }
  vrrp_instance VI_1 {
      state BACKUP #指定Keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备 记得大写
      interface eno16777736  #网卡id 不同的电脑网卡id会有区别 可以使用:ip a查看
      virtual_router_id 51  #虚拟路由编号，主备要一致
      priority 50  #定义优先级，数字越大，优先级越高，主DR必须大于备用DR
      advert_int 1  #检查间隔，默认为1s
      authentication {   #这里配置的密码最多为8位，主备要一致，否则无法正常通讯
          auth_type PASS
          auth_pass 1111
      }
      virtual_ipaddress {
          192.168.1.200  #定义虚拟IP(VIP)为192.168.1.200，可多设，每行一个
      }
  }
  # 定义对外提供服务的LVS的VIP以及port
  virtual_server 192.168.1.200 80 {
      delay_loop 6 # 设置健康检查时间，单位是秒
      lb_algo rr # 设置负载调度的算法为wlc
      lb_kind DR # 设置LVS实现负载的机制，有NAT、TUN、DR三个模式
      nat_mask 255.255.255.0
      persistence_timeout 0
      protocol TCP
      real_server 192.168.1.130 80 {  # 指定real server1的IP地址
          weight 3   # 配置节点权值，数字越大权重越高
          TCP_CHECK {
          connect_timeout 10
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
          connect_port 80
          }
      }
      real_server 192.168.1.131 80 {  # 指定real server2的IP地址
          weight 3  # 配置节点权值，数字越大权重越高
          TCP_CHECK {
          connect_timeout 10
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
          connect_port 80
          }
       }
  }
  

配置注意项

• router_id
  后面跟的自定义的ID在同一个网络下是一致的
• state
  state后跟的MASTER和BACKUP必须是大写；否则会造成配置无法生效的问题
• interface
  网卡ID；这个值不能完全拷贝我的配置，要根据自己的实际情况来看，可以使用以下方式查询
  ip a
  
• priority
  主备优先级
  MASTER中配置的priority必须比BACKUP大；差值最好>=50
• authentication
  主备之间的认证方式
  一般使用PASS即可；主备的配置必须一致；否则无法通讯，会导致裂脑；密码不能大于8位
• virtual_ipaddress
  配置的VIP；允许配置多个

启动keepalived

在192.168.1.128和192.168.1.129下分别执行以下指令启动keepalived

/etc/init.d/keepalived start

• 检查主keepalived 启动后的配置情况

  ip a
  // 如果网卡下出现192.168.1.200（VIP）说明主已经启动成功
  

  

• 检查备keepalived 启动后的配置情况

  ip a
  

  备服务器的网卡下没有出现192.168.1.200（VIP）的ip，说明备服务正常
  注:如果这里也出现了VIP，那么说明裂脑了，需要检查防火墙是否配置正确；是否允许了vrrp的多播通讯
  

LVS管理工具-ipvsadm

安装

yum install ipvsadm -y

查看统计

• 查看当前配置的虚拟服务和各个RS的权重

  ipvsadm -Ln
  

• 查看当前ipvs模块中记录的连接（可用于观察转发情况）

  ipvsadm -lnc
  

• 查看ipvs模块的转发情况统计

  ipvsadm -Ln --stats | --rate
  

lvs超时配置

• 查看lvs的超时时间

  ipvsadm -L --timeout
  

  

• 优化连接超时时间

  ipvsadm --set 1 10 300
  

  
  这里的TCP的连接超时时间最好和keepalived中的persistence_timeout超时时间保持一致；persistence_timeout的超时时间表示指定时间内，同ip的请求会转发到同一个服务；

• 更多ipvsadm的操作请参考以下文章
  https://www.cnblogs.com/lipengxiang2009/p/7353373.html

测试

正常代理转发

使用我linux虚拟机的windows宿主机进行测试

• 测试vip

  ping 192.168.1.200
  

  

• 测试vip监听的端口

  telnet 192.168.1.200 80
  

  

• 请求虚拟IP查看转发的服务
  

  KeepAlived高可用测试

  • 停掉主keepalived

    /etc/init.d/keepalived stop
    

    

  • vip漂移至备服务器
    
    此时网页访问:192.168.1.200依然能够正常访问；却分发依然正常

  • 重启主keepalived
    主服务恢复之后；vip又会自动漂移回主服务

LVS监控真实服务测试

• 查看最新的虚拟ip对应的RealServer的情况

  ipvsadm -l
  

  
  可以看出192.168.1.130和192.168.1.131两台正式服务都还在

• 测试停掉192.168.1.130
  
• 再次查看虚拟ip对应的RealServer的情况
  
  可以看出192.168.1.130这台已经挂掉的服务器已经被移除了
• 测试访问虚拟ip
  
  所有的访问都只会转发到131的真实服务器
• 恢复192.168.1.130
  lvs又会自动监控并加入192.168.1.130
  
  

常见问题

• 裂脑
  主备keepalived服务器同时出现了VIP；导致vip无法正常使用
  常见原因为防火墙配置所致导致多播心跳失败
• vip能ping通，但是vip监听的端口不通
  • 第一个原因:nginx1和nginx2两台服务器的服务没有正常启动
  • 第二个原因:请参考上面Nginx服务器那一大项中所说的配置，可能没有配置好
• vip ping不通
  核对是否出现裂脑
  核对keepalived的配置是否正确

感谢以下资料对我的帮助
【参考资料】
Keepalived源码安装
高可用解决方案–keepalived
Centos7.2下基于Nginx+Keepalived搭建高可用负载均衡(一.基于Keepalived搭建HA体系)
keepalived介绍和配置
【大型网站技术实践】初级篇：借助LVS+Keepalived实现负载均衡

【解决问题参考资料】
咨询个lvs的问题，有时访问VIP会出现SYN_RECV
怎么样让 LVS 和 realserver 工作在同一台机器上
两台服务器既做LVS主备又做realserver的配置方法
keepalived+lvs无法访问vip或访问超时
lvs中ipvsadm的ActiveConn和InActConn的深入理解

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