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在本文中，我将会讲述如何在Centos 7下基于Keepalived和LVS技术，实现Web服务的高可用和负载均衡，我们的目标拓扑结构如下图所示
本文将会持续修正和更新，最新内容请参考我的 GITHUB 上的 程序猿成长计划 项目，欢迎 Star，更多精彩内容请 follow me。
准备
如果你觉得一步一步按照下面的操作来搭建太过麻烦，可以直接下载 mylxsw/keepalived-example 项目，然后执行
make create即可一键搭建起整个演示环境。
使用Vagrant创建四台虚拟机用于测试使用，Vagrant 配置文件格式如下
Vagrant.configure("2") do |config|
config.vm.box = "centos/7"
config.vm.network "private_network", ip: "IP地址"
end
对于每个配置，需要替换配置文件中的IP地址
| 目录 | IP | 用途 |
|---|---|---|
| keepalived | 192.168.88.8 | 负载均衡Master |
| keepalived-backup | 192.168.88.9 | 负载均衡Backup |
| node-1 | 192.168.88.10 | web服务器 |
| node-2 | 192.168.88.11 | web服务器 |
| client | 192.168.88.2 | 客户端，也可以直接用自己的电脑，IP地址任意都可 |
VIP为 192.168.88.100，客户端IP为 192.168.88.2。
启动Vagrant服务器需要进入服务器所在目录，执行
vagrant up命令，登录到服务器需要执行vagrant ssh命令。如果你还没有接触过Vagrant，那么可以看看这篇文章 Vagrant入门。由于本文中很多命令都需要使用root权限进行操作，因此建议执行命令su root直接提升到root权限（密码为 vagrant ），否则需要在所有命令前添加sudo来执行。
分别登录每台服务器，设置其hostname，方便后面我们区分不同的服务器
# 在192.168.88.8上执行
hostnamectl set-hostname keepalived
# 在192.168.88.9上执行
hostnamectl set-hostname keepalived-backup
# 在192.168.88.10上执行
hostnamectl set-hostname node-1
# 在192.168.88.11上执行
hostnamectl set-hostname node-2
然后退出重新登录，就可以看到hostname生效了。
安装Keepalived服务
在 keepalived 和 keepalived-backup 两个虚拟机上，安装keepalived服务
yum install -y keepalived ipvsadm
安装完成后，可以看到生成了/etc/keepalived/keepalived.conf配置文件，不过这个文件是Keepalived提供的示例，后面我们需要修改。
将 Keepalived 服务添加到开机自启动
systemctl enable keepalived
安装web服务
在两台web服务器 node-1 和 node-2 上，我们就简单安装一个 nginx，然后开放80端口，提供简单的web服务用于测试
yum install yum-utils
yum-config-manager --add-repo https://openresty.org/package/centos/openresty.repo
yum install -y openresty
为了方便查看效果，我们将 nginx 的默认web页面修改为显示服务器的IP
ip addr show eth1 | grep '192.168.88.' | awk '{print $2}' > /usr/local/openresty/nginx/html/index.html
然后，启动web服务
systemctl enable openresty
systemctl start openresty
Keepalive实现高可用
在这里，我们实现Keepalive服务（keepalived 和 keepalived-backup 两台服务器）的高可用，也就是为负载均衡服务提供主备服务，当master挂掉之后，backup自动成为新的master继续提供服务。
下面是Keepalived配置文件内容
global_defs {
router_id LVS_8808
}
vrrp_instance HA_WebServer {
state MASTER
! 监听的网卡，keepalived会将VIP绑定到该网卡上
interface eth1
! 虚拟路由器ID，同一个实例保持一致，多个实例不能相同
virtual_router_id 18
garp_master_refresh 10
garp_master_refresh_repeat 2
! VRRP 优先顺序的设定值。在选择主节点的时候，该值大的备用 节点会优先漂移为主节点
priority 100
! 发送VRRP通告的间隔。单位是秒
advert_int 1
! 集群授权密码
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
! 这里是我们配置的VIP，可以配置多个，每个IP一行
virtual_ipaddress {
192.168.88.100/24
}
}
两台 keepalived服务器均使用该配置文件，唯一的不同是 priority 的取值在两台服务器上是不同的，我们设置 keepalived 服务器的 priority=100，keepalived-backup 的 priority=99。
两台服务器设置不同的优先级之后，只要两台服务器都正常工作，则优先级高的为 主服务器，优先级低的为 备服务器。
配置完成后，重启 keepalived 服务
systemctl restart keepalived
然后，我们可以看到 keepalived 服务器绑定了VIP 192.168.88.100
keepalived 服务器
keepalived-backup服务器
我们验证一下主服务器挂掉之后，备份服务器是否能够正常接替工作，在 keepalived 服务器上，执行 systemctl stop keepalived 命令，停止keepalived服务，模拟服务器挂掉的情景，然后我们看到
keepalived 服务器
keepalived-backup服务器
VIP成功漂移到了备份服务器，在备份服务器的/var/log/message日志中，可以看到如下信息
重启 keepalived 服务器的Keepalived服务（systemctl start keepalived），模拟服务器恢复，我们可以看到VIP又重新漂移回了 keepalived 服务器（因为 keepalived 服务器设置的 priority 大于 keepalived-backup 服务器的设置）。查看 keepalived-backup 的日志，可以看到下面信息
LVS实现负载均衡
在两台Keepalived服务器的配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf 中，追加以下配置
virtual_server 192.168.88.100 80 {
! 健康检查的时间间隔
delay_loop 6
! 负载均衡算法
lb_algo wlc
! LVS模式，支持NAT/DR/TUN模式
lb_kind DR
protocol TCP
nat_mask 255.255.255.0
! 真实Web服务器IP，端口
real_server 192.168.88.10 80 {
weight 3
! Web服务健康检查
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 1
}
}
! 真实Web服务器IP，端口
real_server 192.168.88.11 80 {
weight 3
! Web服务健康检查
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 1
}
}
}
由于我们所有的服务器都在同一个子网中，因此无法使用NAT（Network Address Translation）模式，这里我们使用DSR（Direct Server Return）模式，使用DSR模式（配置时使用DR），需要web服务器将VIP绑定到自己的本地回环网卡上去，否则无法与web服务器通信。在 node-1 和 node-2 上，执行下面的命令
ip addr add 192.168.88.100/32 dev lo
这里绑定的VIP只在本次设置有效，服务器重启后需要再次执行，因此，可以通过下面的方法永久的添加该IP
在
/etc/sysconfig/network-scripts目录下，创建ifcfg-lo:0文件DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.88.100 NETMASK=255.255.255.255 ONBOOT=yes NAME=loopback然后重启网络服务（
systemctl restart network）让其生效即可
接下来，重启两台 keepalived 服务器的服务就可以生效了
systemctl restart keepalived
然后我们在客户端访问以下我们的web服务，这里我们就可以使用VIP来访问了
可以看到，请求被分配到了两台真实的web服务器。在 keepalived 服务器上执行 ipvsadm
如果此时node-1的服务挂了怎么办？我们来模拟一下，在node-1上面，我们停止web服务
systemctl stop openresty
等几秒之后（我们配置健康检查周期为6s）然后再来请求
在 keepalived 服务器上执行 ipvsadm
可以看到，有问题的 node-1 已经被剔除了。
扩展阅读
这里你可能会有两个疑问：
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第一个是为什么无法使用NAT模式？
使用NAT模式，正常的流程应该是这样的，在NAT模式下，客户端（192.168.1.2）请求经过负载均衡器（192.168.88.100）后，负载均衡器会修改目的IP地址为真实的web服务器IP地址 192.168.88.10，这样web服务器收到请求后，发现目的IP地址是自己，就可以处理该请求了。响应报文发送给负载均衡器，负载均衡器修改响应报文的源IP地址为自身VIP，这样客户端收到响应后就能够正常处理了。
[图片上传失败...(image-e9f83a-1536315066658)]
我们的客户端和服务器都在同一个子网下。处理完成后响应给客户端时，响应报文的源IP地址为 192.168.88.10，目的IP为 192.168.88.2，由于在同一个子网中，因此不会经过负载均衡器，而是直接将报文发送给了客户端。因此在响应报文中，源IP地址尚未经过修改直接发送给了客户端，导致无法正常完成通信。
[图片上传失败...(image-bdd35f-1536315066658)]
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第二个是为什么使用DSR模式必须将VIP绑定到web服务器的网卡上去？
在DSR模式下，发送给负载均衡器的报文没有经过任何修改就直接发送给了真实的web服务器，这时候目的IP地址是 VIP 192.168.88.100，Web服务器收到该请求之后，发现目的IP地址不是自己，会认为这个报文不是发送给自己的，无法处理该请求。也就是说，在使用DSR模式下，仅仅在负载均衡器上做配置是无法实现负载均衡的。因此最简单的方式就是将VIP绑定到真实服务器的回环接口上。之所以子网掩码时 255.255.255.255（或者/32），是让其广播地址是其自身，避免其发送ARP到该子网的广播域，防止负载均衡器上的VIP和Web服务器的IP冲突。
[图片上传失败...(image-81032b-1536315066658)]
对于负载均衡算法，我们这里采用了wlc（加权最小连接调度）。其它调度算法如下（图来自 《24小时365天不间断服务：服务器基础设施核心技术》一书）
总结
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通过本文，相信你已经可以搭建一套高可用的Web服务了，Keepalived还有很多配置选项等待大家自己去发掘，我们不仅可以实现Web服务的高可用，还可以用来实现一些基础服务组件的高可用，比如MySQL、Redis、RabbitMQ等，本文也只是抛砖引玉了。
参考文献
- 24小时365天不间断服务：服务器基础设施核心技术
