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LVS+Keepalived高可用集群搭建

news 2025/6/30 14:37:12

一、核心原理与技术理论

LVS架构解析：

DR模式工作流程：
- 客户端请求发送到VIP
- Director通过IPVS进行流量分发
- 真实服务器直接响应客户端（不经过Director）
- ARP抑制确保真实服务器不暴露MAC地址
关键组件协作：

Keepalived高可用机制：

VRRP协议实现主备心跳检测（默认端口112）
优先级机制（priority值决定主备角色）
毫秒级故障转移（VIP漂移+IPVS服务接管）

二、背景需求与实现目标

行业痛点：

单点故障导致服务中断
硬件负载均衡设备成本高昂
突发流量冲击单机性能瓶颈

解决方案优势：

零成本：开源软件构建企业级高可用
高性能：DR模式吞吐量可达10Gbps+
无缝切换：故障转移用户无感知
灵活扩展：支持动态添加后端服务器

三、详细部署步骤

1. 环境准备

角色	要求
Director节点	2台（主备配置相同）
Real Server	≥2台（部署相同服务）
VIP	与物理IP同网段

2. Director节点配置

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

配置Keepalived：

编辑配置文件：vi /etc/keepalived/keepalived.conf

主节点配置：

vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface ens33virtual_router_id 51priority 150advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.1.100  # VIP地址}
}

备份节点配置（差异部分）：

state BACKUP
priority 100

配置LVS服务：

virtual_server 192.168.1.100 80 {delay_loop 3lb_algo rrlb_kind DRprotocol TCPreal_server 192.168.1.20 80 {weight 1TCP_CHECK {connect_timeout 3nb_get_retry 3}}real_server 192.168.1.21 80 {weight 1TCP_CHECK {connect_timeout 3nb_get_retry 3}}
}

启动服务：

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived

3. 真实服务器配置

配置ARP抑制：

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

绑定VIP到本地回环：

ifconfig lo:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255 up

添加路由记录：
1. ```
route add -host 192.168.1.100 dev lo:0
```

四、典型问题排查指南

问题1：VIP无法访问

排查步骤：

检查VIP绑定状态：
1. ```
ip addr show ens33
```
验证防火墙设置：
1. ```
firewall-cmd --list-ports
```
检查真实服务器ARP抑制：
1. ```
sysctl -a | grep arp_ignore
```

问题2：主备切换失败

解决方案：

检查VRRP通信：
1. ```
tcpdump -i ens33 vrrp
```
确认配置一致性：
1. virtual_router_id值
2. 认证密码
3. 网卡名称

问题3：真实服务器状态异常

处理流程：

手动测试服务连通性：
1. ```
curl -I http://真实服务器IP
```
检查健康检查配置：
1. connect_timeout值
2. nb_get_retry重试次数
3. 端口设置是否正确

五、实践总结与优化建议

核心价值验证：

支撑10万+QPS高并发场景
故障切换时间<1秒
硬件成本节约90%+

最佳实践总结：

调度算法选择：
- 小规模集群：轮询（rr）
- 异构服务器：加权最小连接（wlc）
- 会话保持：源地址哈希（sh）

安全加固措施：

vrrp_strict  # 启用VRRP安全模式
enable_script_security

监控方案：
- 实时流量统计：ipvsadm -Ln --stats
- 存活状态检测：systemctl status keepalived
- Prometheus监控集成

架构演进建议：

容器化部署：将LVS+Keepalived打包为Docker镜像
多云部署：跨云厂商实现异地高可用
自动化扩缩容：根据流量自动增减Real Server

实战经验：
在电商大促场景中，通过以下优化实现50万QPS：

调度算法从rr改为wlc

增加健康检查频率：delay_loop 1

开启内核参数：net.ipv4.vs.conn_reuse_mode=0

最终效果验证：

[root@director ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.1.100:80 wlc-> 192.168.1.20:80             Route   3      1256       8742-> 192.168.1.21:80             Route   2      942        6218

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http://www.lqws.cn/news/573031.html