LVS+Keepalived搭建MyCAT高可用负载均衡集群

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LVS+Keepalived 介绍

LVS

LVS 是 Linux Virtual Server 的简写，意即 Linux 虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在 1998 年 5 月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。目前有三种 IP 负载均衡技术（VS/NAT、VS/TUN 和 VS/DR），十种调度算法（rrr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq）。

Keepalvied

Keepalived 在这里主要用作 RealServer 的健康状态检查以及 Master 主机和 BackUP 主机之间 failover 的实现

下面，搭建基于 LVS+Keepalived 的 MyCAT 高可用负载均衡集群，其中，LVS 实现 MyCAT 的负载均衡，但是，简单的 LVS 不能监控后端节点是否健康，它只是基于具体的调度算法对后端服务节点进行访问。同时，单一的 LVS 又存在单点故障的风险。在这里，引进了 Keepalived，可以实现以下几个功能：

1. 检测后端节点是否健康。

2. 实现 LVS 本身的高可用。

配置环境：

角色主机 IP 主机名操作系统版本软件版本

VIP 192.168.244.10

LVS-DR-Master 192.168.244.146 keepalived01 CentOS7.1 Keepalived v1.2.13，LVS 1.2.1

LVS-DR-Backup 192.168.244.147 keepalived02 CentOS7.1 Keepalived v1.2.13，LVS 1.2.1

mycat-Realserver 192.168.244.148 mycat01 CentOS7.1 mycat v1.5

mycat-Realserver 192.168.244.149 mycat02 CentOS7.1 mycat v1.5

一、安装 keepalived 和 ipvsadm

注意：ipvsadm 并不是 lvs，它只是 lvs 的配置工具，因 lvs 在 3.10（CentOS7.1 的内核版本）的内核中是默认支持的。所以在这里就不需要重新安装。

为了方便起见，在这里我们使用 yum 的安装方式

分别在 keepalived01 和 keepalived02 两台主机上安装 keepalived 和 ipvsadm

# yum install -y keepalived ipvsadm

除了这种简易方式外，也可直接编译官方的源码包。

LVS：http://www.linuxvirtualserver.org/software/index.html

Keepalived：http://www.keepalived.org/download.html

RHEL 5.4 下部署 LVS(DR)+Keepalived 实现高性能高可用负载均衡安装步骤可参考：http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/61117.htm

二、配置 Keepalived

keepalived01，即 LVS-DR-Master 上，其配置如下：

[root@keepalived01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc     #设置报警邮件地址，可以设置多个，每行一个。failover@firewall.loc    #需开启本机的 sendmail 服务
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc  #设置邮件的发送地址
   smtp_server 127.0.0.1      #设置 smtp server 地址
   smtp_connect_timeout 30    #设置连接 smtp server 的超时时间
   router_id LVS_DEVEL        #表示运行 keepalived 服务器的一个标识。发邮件时显示在邮件主题的信息
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER              #指定 keepalived 的角色，MASTER 表示此主机是主服务器，BACKUP 表示此主机是备用服务器
    interface eno16777736     #指定 HA 监测网络的接口
    virtual_router_id 51      #虚拟路由标识，这个标识是一个数字，同一个 vrrp 实例使用唯一的标识。即同一 vrrp_instance 下，MASTER 和 BACKUP 必须是一致的
    priority 100              #定义优先级，数字越大，优先级越高，在同一个 vrrp_instance 下，MASTER 的优先级必须大于 BACKUP 的优先级
    advert_int 1              #设定 MASTER 与 BACKUP 负载均衡器之间同步检查的时间间隔，单位是秒
    authentication {          #设置验证类型和密码
        auth_type PASS        #设置验证类型，主要有 PASS 和 AH 两种
        auth_pass 1111        #设置验证密码，在同一个 vrrp_instance 下，MASTER 与 BACKUP 必须使用相同的密码才能正常通信
    }
    virtual_ipaddress {       #设置虚拟 IP 地址，可以设置多个虚拟 IP 地址，每行一个
        192.168.244.10 
    }
}

virtual_server 192.168.244.10 8066 {  #设置虚拟服务器，需要指定虚拟 IP 地址和服务端口，IP 与端口之间用空格隔开
    delay_loop 6              #设置运行情况检查时间，单位是秒
    lb_algo rr                #设置负载调度算法，这里设置为 rr，即轮询算法
    lb_kind DR                #设置 LVS 实现负载均衡的机制，有 NAT、TUN、DR 三个模式可选
    nat_mask 255.255.255.0 
    persistence_timeout 50    #会话保持时间，单位是秒。这个选项对动态网页是非常有用的，为集群系统中的 session 共享提供了一个很好的解决方案。#有了这个会话保持功能，用户的请求会被一直分发到某个服务节点，直到超过这个会话的保持时间。#需要注意的是，这个会话保持时间是最大无响应超时时间，也就是说，用户在操作动态页面时，如果 50 秒内没有执行任何操作
                              #那么接下来的操作会被分发到另外的节点，但是如果用户一直在操作动态页面，则不受 50 秒的时间限制
    protocol TCP              #指定转发协议类型，有 TCP 和 UDP 两种

    real_server 192.168.244.148 8066 { #配置服务节点 1，需要指定 real server 的真实 IP 地址和端口，IP 与端口之间用空格隔开
        weight 1              #配置服务节点的权值，权值大小用数字表示，数字越大，权值越高，设置权值大小可以为不同性能的服务器
                              #分配不同的负载，可以为性能高的服务器设置较高的权值，而为性能较低的服务器设置相对较低的权值，这样才能合理地利用和分配系统资源
        TCP_CHECK {           #realserver 的状态检测设置部分，单位是秒
            connect_timeout 3    #表示 3 秒无响应超时
            nb_get_retry 3       #表示重试次数
            delay_before_retry 3 #表示重试间隔
            connect_port 8066
        } 
    }
    real_server 192.168.244.149 8066 {weight 1
        TCP_CHECK {connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 8066
        }
    }
}

将该文件 scp 到 keepalived02 上，修改如下：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP   #将 state 从 MASTER 改为 BACKUP
    interface eno16777736
    virtual_router_id 51
    priority 99  #修改优先级 
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {192.168.244.10
    }
}

virtual_server 192.168.244.10 8066 {delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.244.148 8066 {weight 1
        TCP_CHECK {connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 8066
        }
    }
    real_server 192.168.244.149 8066 {weight 1
        TCP_CHECK {connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
            connect_port 8066
        }
    }
}

在上面这两个配置文件中，有一个地方尤其需要注意，即 interface，网上的相关部署文档都是 eth0，在 CentOS7 之前，网络接口的确都是 eth0，但在 CentOS7 中，该接口为 eno16777736。所以需要根据生产实际情况进行相应的修改。

三、安装，配置，启动 MyCAT

分别在 mycat01 和 mycat02 两台主机上部署 MyCAT，具体可参考：http://www.linuxidc.com/Linux/2016-01/127382.htm

注意：为了便于观察后续 MyCAT 负载均衡的效果，MyCAT 的配置文件并没有进行修改，均是指向本地的 MySQL 实例。

四、在 MyCAT 服务器上为 lo:0 绑定 VIP 地址、抑制 ARP 广播

分别在 mycat01 和 mycat02 两台主机上执行以下脚本。

[root@mycat01 ~]# cat realserver.sh

#!/bin/bash
#description: Config realserver

VIP=192.168.244.10
 
/etc/rc.d/init.d/functions
 
case "$1" in
start)
       /sbin/ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
       /sbin/route add -host $VIP dev lo:0
       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
       sysctl -p >/dev/null 2>&1
       echo "RealServer Start OK"
       ;;
stop)
       /sbin/ifconfig lo:0 down
       /sbin/route del $VIP >/dev/null 2>&1
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
       echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
       echo "RealServer Stoped"
       ;;
*)
       echo "Usage: $0 {start|stop}"
       exit 1
esac
 
exit 0

[root@mycat01 ~]# sh realserver.sh start

[root@mycat02 ~]# sh realserver.sh start

执行 ip addr 查看 VIP 是否绑定成功

LVS+Keepalived 搭建 MyCAT 高可用负载均衡集群

五、分别在 keepalived01 和 keepalived02 上启动 Keepalived 服务

[root@keepalived01 keepalived]# service keepalived start

[root@keepalived02 keepalived]# service keepalived start

通过 ipvsadm - L 命令查看 VIP 是否能成功映射到后端 mycat 服务。如果失败了，可通过 /var/log/messages 日志定位 keepalived 启动失败的原因。

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.244.10:8066 rr persistent 50
  -> 192.168.244.148:8066         Route   1      0          0         
  -> 192.168.244.149:8066         Route   1      0          0

[root@keepalived02 keepalived]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.244.10:8066 rr persistent 50
  -> 192.168.244.148:8066         Route   1      0          0         
  -> 192.168.244.149:8066         Route   1      0          0

从输出的结果来看，VIP 已成功映射到后端 mycat 服务，下面，具体测试一下

六、测试 MyCAT 高可用负载均衡集群的可用性。

测试 MyCAT 集群的负载均衡

通过 mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB -e ‘select @@hostname’ 命令来判断当前访问的是哪个 mycat 节点。

但是很奇怪的时，连续执行三次，每次都是访问 mycat02 节点。

[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02    |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02    |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]# mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02    |
+------------+

通过 ipvsadm - L 命令查看这三个连接确实都被转发到 mycat02 上了。

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.244.10:8066 rr persistent 50
  -> 192.168.244.148:8066         Route   1      0          0         
  -> 192.168.244.149:8066         Route   1      0          3

原来，这个与配置文件中的 persistence_timeout 有关，指的是在一定的时间内来自同一 IP 的连接将会被转发到同一 realserver 中。而不是严格意义上的轮询。默认为 50s，具体的失效时间还是比较复杂，可参考：LVS 持久性工作原理和配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129232.htm

在这里，为了观察到明显的轮询效果。将该值设为 0。重启 keepalived 服务。

重新测试，结果如下

[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02    |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat01    |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02    |
+------------+
[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat01    |
+------------+

实现了严格意义上的轮询，ipvsadm - L 的输出结果如下：

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.244.10:8066 rr
  -> 192.168.244.148:8066         Route   1      0          2         
  -> 192.168.244.149:8066         Route   1      0          2

每个节点对应 2 个连接，与上述通过 mysql 客户端得到的结果相符。

测试 LVS 的高可用

手动断开 LVS-DR-Master 节点的 Keepalived 服务

[root@keepalived01 ~]# service keepalived stop
Redirecting to /bin/systemctl stop  keepalived.service
[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

可以发现，mysql 客户端依旧可以通过 mycat 连接到 mysql 服务端

[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB  -e 'select @@hostname'
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
+------------+
| @@hostname |
+------------+
| mycat02    |
+------------+

重启 LVS-DR-Master 节点的 Keepalived 服务后，不难检测出 keepalived01 又重新作为了 Master 节点（因为 BACKUP 节点的 persistence_timeout 没有修改，所以可根据轮询的特点来判断哪个节点是 master 节点）。

测试 Keepalived 对于 MyCAT 服务的监控检测

手动关闭 mycat01 节点的 mycat 服务

[root@mycat01 ~]# cd /usr/local/mycat/
[root@mycat01 mycat]# bin/mycat stop
Stopping Mycat-server...
Stopped Mycat-server.

通过 LVS-DR-Master 节点节点上的 ipvsadm - L 可以看出 VIP 的映射关系中已剔除了 mycat01 节点。

[root@keepalived01 ~]# ipvsadm -L
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.244.10:8066 rr
  -> 192.168.244.149:8066         Route   1      0          0

至此，基于 LVS+Keepalived 的 MyCAT 集群搭建完毕。

在整个搭建过程中，有以下几点需要注意：

1. VIP 的端口，必须和后端服务的端口是对应的，我在测试的过程中，将 VIP 的端口改为 7066，结果无法连接上 mycat。

[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P7066 -utest -ptest -DTESTDB
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
ERROR 2003 (HY000): Can't connect to MySQL server on '192.168.244.10' (111)
[root@mysql-server1 ~]#  mysql -h192.168.244.10 -P8066 -utest -ptest -DTESTDB
Warning: Using a password on the command line interface can be insecure.
ERROR 2003 (HY000): Can't connect to MySQL server on '192.168.244.10' (111