LINUX中Keepalive+lvs主从dr负载均衡怎么实现

发布时间：2022-01-07 16:03:48 作者：iii
来源：亿速云阅读：135

# LINUX中Keepalive+LVS主从DR负载均衡实现详解

## 一、前言

在现代互联网架构中，高可用性和负载均衡是保证服务稳定性的关键技术。Linux Virtual Server（LVS）配合Keepalived实现的主从DR（Direct Routing）模式，是构建高性能、高可用服务集群的经典方案。本文将深入探讨该技术的实现原理和详细配置步骤。

## 二、核心组件介绍

### 2.1 LVS基础架构

LVS是由章文嵩博士开发的Linux内核级负载均衡解决方案，包含三个核心组件：

1. **负载调度器（Load Balancer）**：运行ipvs内核模块的前端服务器
2. **真实服务器（Real Server）**：实际提供服务的后端节点
3. **共享存储**：为集群提供一致的数据服务

### 2.2 DR模式工作原理

DR（直接路由）模式的特点：
- 请求流量通过调度器转发
- 响应数据直接从Real Server返回客户端
- 需要配置VIP（Virtual IP）的ARP抑制

数据流向示意图：
```mermaid
sequenceDiagram
    Client->>Director: 请求包(VIP)
    Director->>RealServer: 转发请求(目标MAC修改)
    RealServer-->>Client: 直接响应(VIP)

2.3 Keepalived功能解析

Keepalived主要提供两大功能： 1. 健康检查：实时监控Real Server状态 2. VRRP协议实现：主备节点自动切换

三、环境准备

3.1 实验环境规划

角色	IP配置	主机名
主调度器	DIP:192.168.1.10	lvs-master
从调度器	DIP:192.168.1.11	lvs-backup
Real Server 1	RIP:192.168.1.20	web-node1
Real Server 2	RIP:192.168.1.21	web-node2
VIP	192.168.1.100	-

3.2 系统要求

所有节点使用CentOS 7+/Ubuntu 18.04+
关闭SELinux和防火墙
```
systemctl stop firewalld
setenforce 0
```

四、详细配置步骤

4.1 调度器配置（主从相同）

安装必要软件包
```
yum install -y keepalived ipvsadm
```

内核参数调整

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects

Keepalived主配置文件（/etc/keepalived/keepalived.conf） “`conf global_defs { router_id LVS_DEVEL }

vrrp_instance VI_1 { state MASTER # 备机改为BACKUP interface eth0 virtual_router_id 51 priority 100 # 备机设置较低优先级 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.¹⁰⁰⁄₂₄ dev eth0 } }

virtual_server 192.168.1.100 80 { delay_loop 6 lb_algo wrr # 加权轮询算法 lb_kind DR # DR模式 persistence_timeout 50 protocol TCP

   real_server 192.168.1.20 80 {
       weight 1
       TCP_CHECK {
           connect_timeout 3
           nb_get_retry 3
           delay_before_retry 3
       }
   }
   real_server 192.168.1.21 80 {
       weight 1
       TCP_CHECK {
           connect_timeout 3
           nb_get_retry 3
           delay_before_retry 3
       }
   }

}


### 4.2 Real Server配置

1. 配置VIP和ARP抑制
   ```bash
   # 创建VIP配置脚本
   cat > /etc/init.d/lvs-dr <<EOF
   #!/bin/bash
   VIP=192.168.1.100
   case "\$1" in
   start)
       echo "Start LVS of DR Mode"
       /sbin/ifconfig lo:0 \$VIP broadcast \$VIP netmask 255.255.255.255 up
       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
       ;;
   stop)
       /sbin/ifconfig lo:0 down
       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 "Usage: \$0 {start|stop}"
       exit 1
   esac
   EOF

   chmod +x /etc/init.d/lvs-dr
   service lvs-dr start

配置Web服务（以Nginx为例）


yum install -y nginx
echo "Welcome to $(hostname)" > /usr/share/nginx/html/index.html
systemctl start nginx

五、功能验证与测试

5.1 基础功能验证

检查VIP绑定

# 在主调度器执行
ip addr show eth0

查看LVS规则
```
ipvsadm -Ln
```

测试负载均衡

for i in {1..10}; do curl 192.168.1.100; done

5.2 高可用测试

模拟主调度器故障

# 在主调度器执行
systemctl stop keepalived

观察VIP漂移

# 在备机查看VIP绑定
ip addr show eth0

六、高级配置与优化

6.1 健康检查增强

自定义HTTP检查


real_server 192.168.1.20 80 {
   weight 1
   HTTP_GET {
       url {
           path /health
           status_code 200
       }
       connect_timeout 3
       nb_get_retry 3
       delay_before_retry 2
   }
}

6.2 会话保持配置

virtual_server 192.168.1.100 80 {
    persistence_timeout 3600  # 会话保持1小时
    persistence_granularity 255.255.255.0
}

七、常见问题排查

7.1 典型问题汇总

VIP无法访问
- 检查Real Server的ARP抑制配置
- 验证调度器的ipvs规则
主备切换异常
- 检查VRRP通信（tcpdump抓包）
- 验证防火墙设置
负载不均衡
- 检查调度算法配置
- 验证Real Server权重设置

7.2 实用诊断命令

# 查看实时连接
ipvsadm -lcn

# 检查VRRP状态
journalctl -u keepalived -f

# 网络连通性测试
tcpdump -i eth0 vrrp

八、总结

通过本文的详细配置指南，我们实现了基于Keepalived+LVS的DR模式负载均衡集群。该方案具有以下优势：

高性能：响应数据直接返回客户端
高可用：主从自动切换保障服务连续性
可扩展：方便增删Real Server节点

实际生产环境中，建议结合监控系统（如Prometheus）对集群状态进行实时监控，并定期进行故障演练，确保系统可靠性。

附录：参考文档

LVS官方文档
Keepalived用户手册
Linux内核网络参数调优指南

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