LVS+Keepalived搭建MyCAT高可用负载均衡集群

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

      安装步骤可参考：http://www.cnblogs.com/mchina/archive/2012/05/23/2514728.html

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.cnblogs.com/ivictor/p/5111495.html

     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

     

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

   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

2. LVS和后端的realserver还是要物理上分开，刚开始是放到一个机器上测试，但无法得到预期的效果。

3. interface eno16777736这里是个坑，刚开始写的是eth0，结果，ping都ping不通，所以还是要与网卡的实际名称相对应。

4. Keepalived还是蛮强大的，即便不使用LVS，也可基于它做高可用集群。譬如，常见的MySQL的双主高可用集群。

5. 关于是否要启动Linux内核中的路由转发功能，经测试，无论是LVS还是后端MyCAT服务节点，均可不启动。