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构建高可用 LVS-DR + Keepalived 负载均衡集群实战指南

news 2025/9/21 6:59:02

✅ 一、LVS-DR 模式概述

1.1 工作原理（Direct Routing）

客户端请求发送到 VIP（虚拟 IP），到达 Director。
Director 修改目标 MAC 地址为 Real Server MAC，IP 地址不变。
Real Server 收到请求，通过 lo 接口配置 VIP 处理请求。
Real Server 直接响应客户端，不经过 Director。

1.2 DR 模式特点

Director 与 Real Server 必须在同一局域网。
Real Server 网关不能指向 Director。
响应报文由 Real Server 直接发送给客户端。
Real Server 需配置 VIP 到 lo 接口，并抑制 ARP 响应。

🧱 二、LVS-DR 模式部署步骤

2.1 环境规划

角色	IP 地址
Director	192.168.10.150
Real Server1	192.168.10.100
Real Server2	192.168.10.80
VIP	192.168.10.180

2.2 Director 配置步骤

① 系统初始化

systemctl stop firewalld
setenforce 0
modprobe ip_vs
yum install -y ipvsadm

② 配置虚拟 IP（VIP）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0
---
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255
---
ifup ens33:0

③ 内核参数优化

vim /etc/sysctl.conf
---
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
---
sysctl -p

④ 配置 LVS 转发规则

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.180:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.180:80 -r 192.168.10.100:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.10.180:80 -r 192.168.10.80:80 -g
ipvsadm -ln

2.3 Real Server 配置步骤

① 配置 VIP 到 lo:0

cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
---
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255
---
ifup lo:0
route add -host 192.168.10.180 dev lo:0

② 抑制 ARP 响应

vim /etc/sysctl.conf
---
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
---
sysctl -p

注

参数	值	作用
`arp_ignore = 1`	只响应本接口 IP 的 ARP 请求	防止 Real Server 响应 VIP 的 ARP 请求
`arp_announce = 2`	不使用非本地接口地址作为 ARP 源	防止 Real Server 主动用 VIP 发起 ARP

③ 安装 Web 服务

yum install -y httpd
systemctl start httpd# RS1
echo "this is 192.168.10.100 web01!" > /var/www/html/index.html# RS2
echo "this is 192.168.10.80 web02!" > /var/www/html/index.html

2.4 测试验证

浏览器访问：http://192.168.10.180
应轮询显示不同节点页面内容。

等50s后，它可能会转到第二个网页（也有可能转不到）

注意：若启用 persistence_timeout 50，则 50 秒内同一客户端会固定访问同一节点。

📚 三、LVS 面试知识点速览

3.1 三种工作模式对比

模式	原理简述	优缺点
NAT	Director 修改目标 IP 并转发	简单但性能瓶颈在 Director
DR	修改目标 MAC，RS 直接响应客户端	性能高，但要求同网段
TUN	封装 IP 隧道，RS 解封后响应	可跨网段，但需支持隧道协议

3.2 常用调度算法

算法	描述
rr	轮询
wrr	加权轮询
lc	最少连接
wlc	加权最少连接
sh	源地址哈希
dh	目标地址哈希

3.3 LVS vs Nginx vs HAProxy

特性	LVS	Nginx	HAProxy
工作层级	四层	四/七层	四/七层
性能	极高（内核态）	高	高
健康检查	依赖 Keepalived	支持	强大
配置复杂度	高	低	中等
场景	大规模四层调度	Web 服务、反向代理	专业负载均衡

🔄 四、LVS + Keepalived 高可用方案

4.1 Keepalived 核心功能

基于 VRRP 实现 VIP 漂移
支持 LVS 集群管理
提供健康检查（TCP/HTTP）
实现故障自动切换（Failover）

4.2 脑裂问题与防护

什么是脑裂？

两台节点因心跳中断，同时认为自己是 MASTER，导致 VIP 冲突、服务异常。

常见原因

心跳线故障
防火墙拦截 VRRP
配置不一致（如 virtual_router_id）

防护策略

双心跳线冗余
配置仲裁 IP（如网关）
使用磁盘锁或脚本监控
保证防火墙放行 VRRP（多播地址：224.0.0.18）

🧪 五、LVS + Keepalived 部署结构

角色	IP 地址
MASTER	192.168.10.150
BACKUP	192.168.10.160
VIP	192.168.10.180
Web1/Web2	192.168.10.100 /192.168.10.80

DR服务器的配置

systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs  # 检查模块

Keepalived 配置示例（MASTER）

vim /etc/keepalived/keepalived.confglobal_defs {router_id LVS_01        # MASTER 为 LVS_01，BACKUP 为 LVS_02smtp_server 127.0.0.1
}vrrp_instance VI_1 {state MASTER            # BACKUP 节点写 BACKUPinterface ens33virtual_router_id 10priority 100            # MASTER 高于 BACKUPadvert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass abc123}virtual_ipaddress {192.168.10.180  # 这里的VIP虚拟地址要改一下}
}virtual_server 192.168.10.180 80 {delay_loop 6lb_algo rrlb_kind DRpersistence_timeout 50protocol TCPreal_server 192.168.10.100 80 {   # 这里的地址要改一下weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}real_server 192.168.10.80 80 {    # 这里的地址要改一下weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}
}

Keepalived 配置示例（BACKUP）

global_defs {router_id LVS_02  # 这里改成LVS_02smtp_server 127.0.0.1
}vrrp_instance VI_1 {state BACKUP     # 这里改成BACKUPinterface ens33virtual_router_id 10priority 80   # 优先级改的要比MASTER要小就可以了  advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass abc123}virtual_ipaddress {192.168.10.180   # IP地址记得改一下}
}virtual_server 192.168.10.180 80 {delay_loop 6lb_algo rrlb_kind DRpersistence_timeout 50protocol TCPreal_server 192.168.10.100 80 {   # 这里的IP地址要改一下weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}real_server 192.168.10.80 80 {   # 这里的IP地址改一下weight 1TCP_CHECK {connect_port 80connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3}}
}

VIP 配置

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255

重启网络

systemctl restart network
ifup ens33:0

启动服务

systemctl start keepalived
ip addr  # 查看 VIP 是否生效
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
ipvsadm -ln  # 查看 LVS 配置

内核参数优化

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
sysctl -p

配置 Web 节点

当然我这里是按照前面的做的，并没有按照下面的代码做的

systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum -y install httpd
systemctl start httpdecho 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html  # 192.168.10.100
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html  # 192.168.10.80vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255service network restart
ifup lo:0
route add -host 192.168.10.180 dev lo:0vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
sysctl -p