负载均衡高可用实现

一、背景介绍

在当今的数字化时代，企业的在线服务已成为其业务的重要组成部分，随着流量的增加，单一服务器难以承载大量并发请求，因此负载均衡技术应运而生，负载均衡通过将请求分配到多个服务器，确保了应用的高可用性、扩展性和可靠性，本文将详细探讨负载均衡高可用的实现，重点介绍LVS（Linux Virtual Server）和Keepalived的技术原理与实践。

二、负载均衡基础概念

什么是负载均衡？

负载均衡是一种将多个计算资源（如服务器、服务实例等）联合起来，共同处理外部请求的机制，它的主要目的是提高系统的处理能力，确保在某个或某些节点故障时，整个系统仍能正常运行。

负载均衡的类型

DNS负载均衡：基于DNS轮询的方式，将域名解析请求分配到不同的IP地址。

硬件负载均衡：使用专用设备进行负载均衡，如F5。

软件负载均衡：通过软件方式实现，常见的有Nginx、HAProxy、LVS等。

三、LVS简介

LVS的定义

LVS（Linux Virtual Server）是一个高性能、高可用的负载均衡解决方案，集成在Linux内核中，工作在网络层（OSI模型的第四层），具有较高的转发性能。

LVS的工作原理

LVS通过IPVS（IP Virtual Server）模块实现负载均衡，支持多种调度算法，如轮询（RR）、加权轮询（WRR）、最少连接（LC）等，LVS的Director节点负责将客户端请求按规则分发到后端的真实服务器（Real Server）。

四、Keepalived简介

Keepalived的定义

Keepalived是一款基于VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）协议的高可用解决方案，常用于实现LVS的冗余和高可用。

Keepalived的工作原理

Keepalived通过监控LVS的状态，定期发送VRRP通告报文，当主节点失效时，备份节点提升为主节点，继续提供负载均衡服务，从而实现高可用。

五、LVS+Keepalived实现高可用负载均衡

环境准备

操作系统：CentOS7

软件：LVS、Keepalived

测试环境：两台负载均衡节点（DS1、DS2），两台真实服务器（RS1、RS2）

安装LVS和Keepalived

安装LVS和Keepalived
yum install -y ipvsadm keepalived

配置Keepalived

DS1（MASTER）节点

编辑Keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id DS1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.88.80/24 dev eth0
    }
}

DS2（BACKUP）节点

编辑Keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id DS2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.88.80/24 dev eth0
    }
}

配置LVS

启动IPVS服务
systemctl enable --now ipvsadm

配置虚拟服务器

添加LVS配置
ipvsadm -A -t 192.168.88.80:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.88.80:80 -r 192.168.88.105:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.88.80:80 -r 192.168.88.106:80 -g

验证配置

查看LVS配置信息
ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port PeerAddress:Port  Forward Weight ActiveConn InActConn
  -> Everywhere Timeout    Age   Agreement   Backlog SentQ Len ConnRate MaxRate LastAct State   Latency TCPWND CurrWND First Sent Last Sent QLen Min_free WScale Nowaitestoldtestidle testdead testdst taskproto retrans sndcomp
TCP  www.test.com:http 192.168.88.105:80 Route   0   0     0          1*      0      0             0             0         0
TCP  www.test.com:http 192.168.88.106:80 Route   0   0     0          0*      0      0             0             0         0

六、归纳与FAQs

通过LVS和Keepalived的结合，我们可以实现一个高可用的负载均衡集群，LVS负责请求分发，而Keepalived则确保在主节点故障时自动切换到备用节点，从而保证服务的连续性，这种方案不仅提高了系统的可用性，还增强了系统的可维护性和扩展性。

常见问题解答（FAQs）

Q1：如何更改LVS的调度算法？

A1：可以通过修改LVS的配置来实现，使用加权轮询算法：

ipvsadm -e -t 192.168.88.80:80 -s wlc

Q2：Keepalived的主备切换时间如何优化？

A2：可以通过调整advert_int参数来优化切换时间，但需注意过小的值可能导致网络风暴。

advert_int 2

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