藉助LVS+Keepalived實現mysql的負載平衡

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1 初識LVS：Linux Virtual Server 1.1 LVS是什麼

      LVS是Linux Virtual Server的簡稱，也就是Linux虛擬伺服器, 是一個由章文嵩博士發起的自由軟體項目，它的官方網站是www.linuxvirtualserver.org。現在LVS已經是 Linux標準核心的一部分，在Linux2.4核心以前，使用LVS時必須要重新編譯核心以支援LVS功能模組，但是從Linux2.4核心以後，已經完全內建了LVS的各個功能模組，無需給核心打任何補丁，可以直接使用LVS提供的各種功能。

1.2 LVS有什麼作用

      LVS主要用於伺服器叢集的負載平衡。它工作在網路層，可以實現高效能，高可用的伺服器叢集技術。它廉價，可把許多低效能的伺服器組合在一起形成一個超級伺服器。它易用，配置非常簡單，且有多種負載平衡的方法。它穩定可靠，即使在叢集的伺服器中某台伺服器無法正常工作，也不影響整體效果。另外可擴充性也非常好。

LVS自從1998年開始，發展到現在已經是一個比較成熟的技術項目了。可以利用LVS技術實現高可伸縮的、高可用的網路服務，例如WWW服務、Cache服務、DNS服務、FTP服務、MAIL服務、視頻/音頻點播服務等等，有許多比較著名網站和組織都在使用LVS架設的叢集系統，例如：Linux的門戶網站（www.linux.com）、向RealPlayer提供音頻視頻服務而聞名的Real公司（www.real.com）、全球最大的開源網站（sourceforge.net）等。

2.3 LVS的體繫結構

使用LVS架設的伺服器叢集系統有三個部分組成：

（1）最前端的負載平衡層，用Load Balancer表示；

（2）中間的伺服器叢集層，用Server Array表示；

（3）最底端的資料共用儲存層，用Shared Storage表示；

在使用者看來，所有的內部應用都是透明的，使用者只是在使用一個虛擬伺服器提供的高效能服務。

2.4 LVS負載平衡機制

（1）LVS是四層負載平衡，也就是說建立在OSI模型的第四層——傳輸層之上，傳輸層上有我們熟悉的TCP/UDP，LVS支援TCP/UDP的負載平衡。因為LVS是四層負載平衡，因此它相對於其它高層負載平衡的解決辦法，比如DNS網域名稱輪流解析、應用程式層負載的調度、用戶端的調度等，它的效率是非常高的。

（2）LVS的轉寄主要通過修改IP地址（NAT模式，分為源地址修改SNAT和目標地址修改DNAT）、修改目標MAC（DR模式）來實現。

①NAT模式：網路位址轉譯

NAT（Network Address Translation）是一種外網和內網地址映射的技術。NAT模式下，網路資料報的進出都要經過LVS的處理。LVS需要作為RS（真實伺服器）的網關。當包到達LVS時，LVS做目標地址轉換（DNAT），將目標IP改為RS的IP。RS接收到包以後，彷彿是用戶端直接發給它的一樣。RS處理完，返迴響應時，源IP是RS IP，目標IP是用戶端的IP。這時RS的包通過網關（LVS）中轉，LVS會做源地址轉換（SNAT），將包的源地址改為VIP，這樣，這個包對用戶端看起來就彷彿是LVS直接返回給它的。用戶端無法感知到後端RS的存在。

②DR模式：直接路由

DR模式下需要LVS和RS叢集綁定同一個VIP（RS通過將VIP綁定在loopback實現），但與NAT的不同點在於：請求由LVS接受，由真實提供服務的伺服器（RealServer, RS）直接返回給使用者，返回的時候不經過LVS。詳細來看，一個請求過來時，LVS只需要將網路幀的MAC地址修改為某一台RS的MAC，該包就會被轉寄到相應的RS處理，注意此時的源IP和目標IP都沒變，LVS只是做了一下移花接木。RS收到LVS轉寄來的包時，鏈路層發現MAC是自己的，到上面的網路層，發現IP也是自己的，於是這個包被合法地接受，RS感知不到前面有LVS的存在。而當RS返迴響應時，只要直接向源IP（即使用者的IP）返回即可，不再經過LVS。

（3）DR負載平衡模式資料分發過程中不修改IP地址，只修改mac地址，由於實際處理請求的真實物理IP地址和資料請求目的IP地址一致，所以不需要通過負載平衡伺服器進行地址轉換，可將響應資料包直接返回給使用者瀏覽器，避免負載平衡伺服器網卡頻寬成為瓶頸。因此，DR模式具有較好的效能，也是目前大型網站使用最廣泛的一種負載平衡手段。

三、構建實戰：LVS+Keepalived實現mysql負載平衡 3.1 實驗結構總覽

（1）本次基於VMware Workstation搭建一個四台Linux（CentOS 6.4）系統所構成的一個伺服器叢集，其中兩台負載平衡伺服器（一台為主機，另一台為備機），另外兩台作為真實的Web伺服器（向外部提供http服務，這裡僅僅使用了CentOS預設內建的http服務，沒有安裝其他的類似Tomcat、Jexus服務）。

（2）本次實驗基於DR負載平衡模式

設定了一個VIP（Virtual IP）為192.168.5.200，使用者只需要訪問這個IP地址即可獲得網頁服務。

負載平衡主機為192.168.5.120

備機為192.168.5.121

mysql伺服器A為192.168.5.122

mysql伺服器B為192.168.5.123

3.2 基礎準備工作

以下工作針對所有伺服器，也就是說要在四台伺服器中都要進行配置：

（1）網路設定

  參考 centos網路設定，將4台虛擬機器設定成靜態ip

（2）設定主機名稱

①修改當前會話中的主機名稱，執行命令hostname xxxx (這裡xxxx為你想要改為的名字)

②修改設定檔中的主機名稱，執行命令vi /etc/sysconfig/network (√一般需要進行此步湊才能永久更改主機名稱)

驗證：重啟系統reboot

（3）IP地址與主機名稱的綁定

執行命令vi /etc/hosts,增加一行內容，如下(下面的從節點以你自己的為主，本實驗搭建了兩個從節點)：

192.168.5.120 lvs-master

192.168.5.121 lvs-slave

#下面是本次實驗的兩個真實伺服器節點

192.168.5.122 lvs-mysql1

192.168.5.123 lvs-mysql2

儲存後退出

驗證：ping lvs-master

（4）關閉防火牆

①執行關閉防火牆命令：service iptables stop

      驗證：service iptables stauts

②執行關閉防火牆自動運行命令：chkconfig iptables off

驗證：chkconfig --list | grep iptables

3.3 配置兩台mysql伺服器

以下操作需要在角色為資料庫伺服器的兩台中進行，不需要在負載平衡伺服器中進行操作：

（1）安裝和運行mysql

參考我之前寫的一篇文章：MySQL知識總結（一）安裝與配置（Linux CentOS）

建立資料庫bruce

建立表test並插入資料：

create table test(  id int,  name varchar(10));-- A中插入insert into test values(1,‘A‘);-- B中插入insert into test values(2,‘B‘);

（2）編輯realserver指令檔

①進入指定檔案夾：cd /etc/init.d/

②建立指令碼檔案：vi realserver

SNS_VIP=192.168.5.200/etc/rc.d/init.d/functionscase "$1" instart)       ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP       /sbin/route add -host $SNS_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)       ifconfig lo:0 down       route del $SNS_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 1esacexit 0

這裡我們設定虛擬IP為：192.168.5.200

③儲存指令檔後更改該檔案許可權：chmod 755 realserver

④開啟realserver服務：service realserver start

3.4 配置主負載伺服器

（1）安裝Keepalived相關包

yum install -y keepalived

在CentOS下，通過yum install命令可以很方便地安裝軟體包，但是前提是你的虛擬機器要連網；

（2）編輯keepalived.conf設定檔

①進入keepalived.conf所在目錄：cd /etc/keepalived

②首先清除掉keepalived原有配置：> keepalived.conf

③重新編輯keepalived設定檔：vi keepalived.conf

global_defs {      router_id LVS_DEVEL  # 設定lvs的id，在一個網路內應該是唯一的}  vrrp_instance VI_1 {      state MASTER   #指定Keepalived的角色，MASTER為主，BACKUP為備              interface eth1  #指定Keepalived的角色，MASTER為主，BACKUP為備    virtual_router_id 51  #虛擬路由編號，主備要一致    priority 100  #定義優先順序，數字越大，優先順序越高，主DR必須大於備用DR        advert_int 1  #檢查間隔，預設為1s    authentication {          auth_type PASS          auth_pass 1111      }      virtual_ipaddress {          192.168.5.200  #定義虛擬IP(VIP)為192.168.2.33，可多設，每行一個    }  }  # 定義對外提供服務的LVS的VIP以及portvirtual_server 192.168.5.200 3306 {      delay_loop 6 # 設定健全狀態檢查時間，單位是秒                        lb_algo wrr # 設定負載調度的演算法為wlc                       lb_kind DR # 設定LVS實現負載的機制，有NAT、TUN、DR三個模式       nat_mask 255.255.255.0                    persistence_timeout 0              protocol TCP                      real_server 192.168.5.122 3306 {  # 指定real server1的IP地址        weight 3   # 配置節點權值，數字越大權重越高                      TCP_CHECK {          connect_timeout 10                 nb_get_retry 3          delay_before_retry 3          connect_port 3306          }      }      real_server 192.168.5.123 3306{  # 指定real server2的IP地址        weight 3  # 配置節點權值，數字越大權重越高          TCP_CHECK {          connect_timeout 10          nb_get_retry 3          delay_before_retry 3          connect_port 3306          }       }  }

（3）開啟keepalived服務

service keepalived start

3.5 配置從負載伺服器

從負載伺服器與主負載伺服器大致相同，只是在keepalived的設定檔中需要改以下兩處：

（1）將state由MASTER改為BACKUP

（2）將priority由100改為99

vrrp_instance VI_1 {      state BACKUP # 這裡改為BACKUP    interface eth1      virtual_router_id 51      priority 99 # 這裡改為99，master優先順序是100    advert_int 1      authentication {          auth_type PASS          auth_pass 1111      }      virtual_ipaddress {          192.168.80.200      }  }  

3.6 驗證性測試

在192.168.5.120上登入mysql

mysql -h192.168.1.225 -utest -ptest -P8066 –Ddbtest

藉助LVS+Keepalived實現mysql的負載平衡