Ubuntu 安装 Keepalived、LVS

发布于：2025-05-08 ⋅ 阅读:(18) ⋅ 点赞:(0)

Keepalived

Keepalived 是什么（高可用）

Keepalived 是一个用于实现 高可用 性（High Availability, HA）的服务，是一款基于 VRRP 协议的高可用软件，常用于主备切换和虚拟IP漂移，在服务故障时自动实现故障转移。

Keepalived 的核心功能

功能 说明
VRRP Virtual Router Redundancy Protocol，实现主备切换，保障VIP持续可用
健康检查（check） 定时检测真实服务（如 Nginx、LVS、MySQL）是否存活
VIP 漂移 将一个虚拟 IP 绑定到当前健康的主节点上，故障时自动转移到备节点
结合 LVS 通常与 LVS（Linux Virtual Server）一起部署，提供高可用负载均衡

安装 Keepalived

sudo apt-get update

sudo apt-get install -y keepalived

查看是否安装成功

keepalived -v

开启开机自启动：

sudo systemctl enable keepalived

Keepalived 常用命令

开启开机自启动：sudo systemctl enable keepalived

禁用开机自启动：sudo systemctl disable keepalived

开启服务：sudo systemctl start keepalived

关闭服务：sudo systemctl stop keepalived

重启服务：sudo systemctl restart keepalived

查看状态：sudo systemctl status keepalived

编辑配置文件

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

配置文件参数说明

# 定义一个 VRRP 实例，VI_1 是自定义的实例名称，每一个实例代表一个高可用虚拟路由组。
vrrp_instance VI_1 {
    ## 指定该节点的初始角色，MASTER：主节点，正常情况下负责绑定虚拟IP（VIP）。BACKUP：备用节点，在主节点不可用时接管 VIP。
    # Keepalived 自动通过优先级判断主备，不是硬编码的主备，所以这个只是初始角色。
    state MASTER
    ## 指定绑定 VIP 的网络接口（网卡名），例如 eth0、ens33、enp0s3 等。使用 ip a 查看当前系统的网卡名。
    interface ens33
    ## 虚拟路由器的 ID，用于识别一个 VRRP 实例的组。所有参与该 VRRP 实例（主备）的服务器必须一致。范围：0~255，确保不同服务之间不要冲突。
    virtual_router_id 51
    ## 指定该节点的优先级。数字越大，优先级越高。主节点应配置较高的值（如 100），备用节点配置较低（如 90）。当优先级高的节点恢复时，会自动抢占 VIP
    priority 100
    ## 指定 VRRP 广播间隔时间（秒）。主节点每隔指定的秒发送一次心跳包，默认是 1 秒，一般无需修改
    advert_int 1

    ## 禁用抢占
    # nopreempt                      # 即使此节点优先级更高也不抢占 MASTER

    ## 延迟抢占 VIP
    # 主节点恢复后，希望它稳定运行一段时间再接管 VIP，防止主节点频繁重启时反复抢占，导致服务中断
    # nopreempt 和 preempt_delay 不能同时使用。如果两者都写了，以 nopreempt 为准
    # preempt_delay 10              # 恢复后等待10秒才尝试抢占 MASTER

    ## 状态通知脚本（可选）
    # notify_master "/path/to/script" # 成为 MASTER 时执行脚本
    # notify_backup "/path/to/script" # 成为 BACKUP 时执行脚本
    # notify_fault  "/path/to/script" # 出现故障时执行脚本
    # notify        "/path/to/script" # 所有状态变更时都执行的统一脚本

    ## 本机实际 IP 地址（作为 VRRP 包发送源 IP）
    unicast_src_ip 192.168.189.135
    ## 用于将 Keepalived 的 VRRP 心跳通信改为“单播”（Unicast）模式。不配置的话默认的是“组播”（Multicast）模式。云服务器（如阿里云、腾讯云）中，出于安全限制，组播通常被禁用或不可用。
    unicast_peer {
        192.168.189.136
        192.168.189.137
    }

    ## 用于设置主备之间的认证信息
    authentication {
        ## 认证类型，一般用 PASS（明文密码）
        auth_type PASS
        ## 认证密码（主备节点必须保持一致）
        auth_pass 123456
    }

    ## 指定一个或多个虚拟IP（VIP）。VIP 是客户端访问的目标地址，当主节点故障，VIP 会自动漂移到备节点
    virtual_ipaddress {
        192.168.189.100           # 虚拟IP 1，例如用于 web 服务A
        192.168.189.101           # 虚拟IP 2，例如用于 web 服务B
        192.168.189.102           # 虚拟IP 3，例如用于 mysql 服务
    }
}

配置文件实操

  • 主节点：192.168.189.135，优先级为 100
  • 备节点：192.168.189.136，优先级为 90
  • 第三节点：192.168.189.137，优先级为 80

这些参数必须在所有节点一致：vrrp_instance、virtual_router_id、advert_int、authentication、virtual_ipaddress

1. 主节点（192.168.189.135）配置

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1

    unicast_src_ip 192.168.189.135
    unicast_peer {
        192.168.189.136
        192.168.189.137
    }

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.189.100
    }
}

重启 keepalived

sudo systemctl restart keepalived

2. 备节点（192.168.189.136）配置

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1

    unicast_src_ip 192.168.189.136
    unicast_peer {
        192.168.189.135
        192.168.189.137
    }

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.189.100
    }
}

重启 keepalived

sudo systemctl restart keepalived

3. 第三节点（192.168.189.137）配置

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 80
    advert_int 1

    unicast_src_ip 192.168.189.137
    unicast_peer {
        192.168.189.135
        192.168.189.136
    }

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.189.100
    }
}

重启 keepalived

sudo systemctl restart keepalived

测试是否配置成功

测试步骤：查看VIP在哪个节点上？发现在主节点上，把主节点关闭后，发现VIP漂移到备用节点上了

1. 在主节点（192.168.189.135）运行：

ip a | grep 192.168.189.100

输入如下内容，表示 VIP 被绑定到此节点

inet 192.168.189.100/32 scope global ens33

2. 关闭主节点的 Keepalived 服务：

sudo systemctl stop keepalived

3. 在备节点（192.168.189.136）运行：

ip a | grep 192.168.189.100

VIP 会自动漂移到备节点。

LVS

LVS 是什么（负载均衡）

LVS（Linux Virtual Server）是一个运行在 Linux 内核中的负载均衡器，它可以将大量的请求分发到多台后端服务器上，实现网站或服务的 Linux 内核级负载均衡。

LVS 的特点

特性 说明
高性能 内核级处理，效率非常高，适合大规模并发
稳定可靠 运行在 Linux 内核中，成熟稳定
支持多种调度算法 如轮询（RR）、最少连接（LC）、加权等
透明性高 客户端无需感知后端服务器变化
扩展性强 可轻松添加或移除后端服务器

LVS 的负载均衡算法

算法名 全称 说明
rr Round Robin 轮询，每台服务器轮流处理请求，适用于服务器性能差不多的情况。
wrr Weighted Round Robin 加权轮询，根据服务器权重分配请求，权重大者分配更多请求。
lc Least Connection 最少连接数优先，当前连接最少的服务器优先接收新请求。
wlc Weighted Least Connection 加权最少连接，在连接数基础上再加权，适用于连接时长差异较大的情况。
lblc Locality-Based Least Connection 基于本地性和最少连接数，适用于缓存服务器，提高命中率。
lblcr Locality-Based Least Connection with Replication 类似于 lblc，但支持多个复制服务器。
dh Destination Hashing 目的地址哈希，将请求根据目标 IP 哈希分配，适合源地址多样化场景。
sh Source Hashing 源地址哈希，将同一客户端的请求始终发往同一后端，适用于会话保持。

LVS 负载均衡的转发工作模式 

模式 简介 优点 缺点或要求
NAT LVS 作为网关，所有流量都经过 LVS，再转发给后端 配置简单 LVS 成为瓶颈，占用带宽
DR（Direct Routing） 请求从 LVS 发出，但响应由后端服务器直接返回客户端 性能高，响应快 需要所有机器在同一网段，后端需绑定 VIP（不响应 ARP）
TUN（IP隧道） LVS 和后端服务器可以跨网段 跨地域部署可用 后端服务器需支持 IP 隧道

安装 LVS

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y ipvsadm

编辑配置文件

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

配置文件参数说明

LVS 一般和 keepalived 搭配使用，LVS 配置写在 keepalived 的配置文件中

## 定义一个 LVS 虚拟服务（VIP + 端口），192.168.189.100 是虚拟 IP（VIP），80 是端口。
virtual_server 192.168.189.100 80 {
    ## 每 5 秒执行一次健康检查。值越小，检测频率越高，发现异常越快，但系统负担也会稍高。
    delay_loop 5
	## 指定使用什么 负载均衡算法
    lb_algo wrr
	## 指定负载均衡的转发工作模式
    lb_kind DR
	## 保持客户端连接的会话粘性，单位是秒，同一客户端在 60 秒内的请求都发送到同一台后端服务器。
    persistence_timeout 60
	## 该虚拟服务处理的是 TCP 协议的请求（如 HTTP、HTTPS、MySQL等）
    protocol TCP

    ## 定义一台真实后端服务器，监听 IP 为 192.168.189.135，端口 80。
    real_server 192.168.189.135 80 {
        ## 权重为 3（配合上面的 wrr 算法使用），3：表示这个服务接收3个请求
        weight 3
		## 健康检查（TCP 方式）
        TCP_CHECK {
		    ## 每次 TCP 连接检测最多等待 3 秒，3秒后就连接超时
            connect_timeout 3
			## 最多尝试连接 3 次
            nb_get_retry 3
			## 重试前延迟时间，每次失败后等待 2 秒再重试
            delay_before_retry 2
			## 检查端口（默认是 real_server 的端口）
            connect_port 80
        }
    }

    ## 定义一台真实后端服务器，监听 IP 为 192.168.189.136，端口 80。
    real_server 192.168.189.136 80 {
	    ## 权重为 2（配合上面的 wrr 算法使用），2：表示这个服务接收2个请求
        weight 2
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 2
            connect_port 80
        }
    }

    ## 定义一台真实后端服务器，监听 IP 为 192.168.189.137，端口 8080。
    real_server 192.168.189.137 8080 {
        weight 1
        # 健康检查（HTTP GET 请求）
        HTTP_GET {
            url {
			    ## 检查的路径，例如 /healthz，你需要在该服务器上部署这个路径返回 200，例如：GET http://<real_server_ip>:80/healthz
                path /healthz
				## 响应体的 MD5 值，匹配这个 hash 才算健康，防止假回包。d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e：是空字符串（""）的 MD5 值，即后端什么也不返回时的 MD5 值，这个值可以自定义
                digest d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
            }
			## 每次 TCP 连接检测最多等待 3 秒，3秒后就连接超时
            connect_timeout 3
			## GET 请求失败后重试次数
            nb_get_retry 3
			## 重试前延迟时间，每次失败后等待 2 秒再重试
            delay_before_retry 2
			## 请求的端口
            connect_port 8080
        }
    }
}

HTTP_GET 健康检查 Restful API 示例：

1. 定义一个 get 接口

@RestController
public class HealthCheckController {

    @GetMapping("/healthz")
    public String healthCheck() {
        return "AAABBBCCC";
    }
}

2. 计算返回值的 MD5（用于 digest）

现在后端返回的是 "AAABBBCCC"，你可以在 Linux 或 macOS 终端中执行：

echo -n "AAABBBCCC" | md5sum

输出：6207b5df5796e963410d3bc4b6a4218b  - 

把这个值配置在 HTTP_GET 健康检查的 digest 属性中，如下：

HTTP_GET {
    url {
        path /healthz
        digest 6207b5df5796e963410d3bc4b6a4218b
    }
    ......
}

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