LVS集群技术

作者:

最后更新:2005年5月18日

目录

Preface

集群技术主要分为三大类:

  • 高可用性(High Available Cluster),例:Linux-HA
  • 负载均衡(Load balancing Cluster),例:LVSMOSIX
  • 高性能计算(High Performance Computing),例:Beowulf

我们这里使用RedHat AS 3.x,LVS,Linux-HA,Ldirectord,构造一个高可用的负载均衡集群系统。如图:

各层的作用:

  • Load Balancer(负载均衡器):

    Load Balancer是整个集群系统的前端,负责把客户请求转发到Real Server上。

    Backup是备份Load Balancer,当Load Balancer不可用时接替它,成为实际的Load Balancer。

    Load Balancer通过Ldirectord监测各Real Server的健康状况。在Real Server不可用时
    把它从群中剔除,恢复时重新加入。

  • Server Array(服务器群):

    Server Array是一组运行实际应用服务的机器,比如WEB, Mail, FTP, DNS, Media等等。

    在实际应用中,Load Balancer和Backup也可以兼任Real Server的角色。

  • Shared Storage(共享存储):

    Shared Storage为所有Real Server提供共享存储空间和一致的数据内容。

各服务器IP分配:

Virtual IP: 192.168.136.10 Load Balancer: 192.168.136.11 Backup: 192.168.136.12 Real Server 1: 192.168.136.101 Real Server 2: 192.168.136.102 Real Server 3: 192.168.136.103 IPVS

IPVS是LVS集群系统的核心软件,它的主要作用是:

  • 安装在Load Balancer上,把发往Virtual IP的请求转发到Real Server上。

IPVS的负载均衡机制有三种,这里使用IP Tunneling机制:

  • Virtual Server via NAT
  • Virtual Server via IP Tunneling
  • Virtual Server via Direct Routing

IPVS的负载调度算法有十种:

  • 轮叫(Round Robin)
  • 加权轮叫(Weighted Round Robin)
  • 最少链接(Least Connections)
  • 加权最少链接(Weighted Least Connections)
  • 基于局部性的最少链接(Locality-Based Least Connections)
  • 带复制的基于局部性最少链接(Locality-Based Least Connections with Replication)
  • 目标地址散列(Destination Hashing )
  • 源地址散列(Source Hashing)
  • 最短期望延迟(Shortest Expected Delay)
  • 无须队列等待(Never Queue)

IPVS安装主要包括三方面:

  • 在Load Banlancer上安装IPVS内核补丁
  • 在Load Banlancer上安装IPVS管理软件
  • 在Real Server上安装ARP hidden内核补丁

关于如何编译内核请参考其他文档,这里使用从UltraMonkey下载的已编译好的内核。

在Load Banlancer、Backup和Real Server上使用同一内核,IPVS和ARP hidden都已编译在这个内核里:

wget http://www.ultramonkey.org/download/2.0.1/rh.el.3.0/RPMS/mkinitrd-3.5.13-1.um.1.i386.rpm
wget http://www.ultramonkey.org/download/2.0.1/rh.el.3.0/RPMS/kernel-2.4.21-27.0.2.EL.um.1.i686.rpm
wget http://www.ultramonkey.org/download/2.0.1/rh.el.3.0/RPMS/kernel-smp-2.4.21-27.0.2.EL.um.1.i686.rpm
rpm -Fhv mkinitrd-3.5.13-1.um.1.i386.rpm

rpm -Fhv kernel-2.4.21-27.0.2.EL.um.1.i686.rpm

在Load Banlancer和Backup上安装IPVS管理软件:

wget http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.4/ipvs-1.0.10.tar.gz

tar zxf ipvs-1.0.10.tar.gz

cd ipvs-1.0.10/ipvs/ipvsadm

make install

chkconfig –del ipvsadm

配置IPVS(/etc/sysconfig/ipvsadm),添加Real Server:

-A -t 192.168.136.10:80 -s rr

-a -t 192.168.136.10:80 -r 192.168.136.11:80 -i

-a -t 192.168.136.10:80 -r 192.168.136.12:80 -i

-a -t 192.168.136.10:80 -r 192.168.136.101:80 -i

-a -t 192.168.136.10:80 -r 192.168.136.102:80 -i

-a -t 192.168.136.10:80 -r 192.168.136.103:80 -i

相关链接:

Kernel:http://www.kernel.org/

IPVS和IPVSadm:http://www.linuxvirtualserver.org/software/ipvs.html

ARP hidden:http://www.ssi.bg/~ja/#hidden

注意事项:

1. Kernel,IPVS,IPVSadm,ARP hidden之间的版本必须对应。

2. 自己编译内核时,从http://www.kernel.org/下载标准内核源文件,不要使用发行版的内核源文件。

3. Kernel 2.4.28和2.6.10及以上版本已内置IPVS,有些Linux发行版也在其内核里编译了IPVS。

4. ARP hidden可以用arp_ignore/arp_announce或者arptables代替 HeartBeat

HeartBeat是Linux-HA的高可用性集群软件,它的主要作用是:

  • 安装在Load Balancer和Backup上,运行于active/standby模式。

    当Load Balancer失效时,Backup自动激活,成为实际的Load Balancer。

  • 切换到active模式时,按顺序启动Virtual IP、IPVS和Ldirectord。

    切换到standby模式时,按顺序关闭Ldirectord、IPVS和Virtual IP。

HeartBeat串口线连接测试方法:

在Load Balancer上:cat < /dev/ttyS0

在Backup上:echo hello > /dev/ttyS0

修改主机名(/etc/hosts):

127.0.0.1         localhost.localdomain localhost

192.168.136.11    loadbalancer

192.168.136.12    backup

安装:

groupadd -g 694 haclient

useradd -u 694 -g haclient hacluster

rpm -ivh /mnt/cdrom/RedHat/RPMS/glib2-devel-*

wget http://www.packetfactory.net/libnet/dist/libnet.tar.gz

tar zxf libnet.tar.gz

cd libnet

./configure

make

make install

wget http://www.linux-ha.org/download/heartbeat-1.99.4-tar.gz

tar zxf heartbeat-1.99.4.tar.gz

cd heartbeat-1.99.4

./ConfigureMe configure –disable-swig –disable-snmp-subagent

make

make install

cp doc/ha.cf doc/haresources doc/authkeys /etc/ha.d/

cp ldirectord/ldirectord.cf /etc/ha.d/

chkconfig –add heartbeat

chkconfig –del ldirectord

主配置文件(/etc/ha.d/ha.cf):

#debugfile /var/log/ha-debug

logfile /var/log/ha-log

logfacility local0

keepalive 2

deadtime 30

warntime 10

initdead 120

udpport 694

baud 19200

serial /dev/ttyS0

mcast eth0 225.0.0.1 694 1 0

# 当主节点恢复后,是否自动切回

auto_failback on

# stonith用来保证共享存储环境中的数据完整性

#stonith baytech /etc/ha.d/conf/stonith.baytech

# watchdog能让系统在出现故障1分钟后重启该机器。这个功能可以帮助服务器在确实停止心跳后能够重新恢复心跳。

# 如果使用该特性,则在内核中装入"softdog"内核模块,用来生成实际的设备文件,输入"insmod softdog"加载模块。

# 输入"grep misc /proc/devices"(应为10),输入"cat /proc/misc | grep watchdog"(应为130)。

# 生成设备文件:"mknod /dev/watchdog c 10 130" 。

#watchdog /dev/watchdog

node loadbalancer

node backup

# 默认heartbeat并不检测除本身之外的其他任何服务,也不检测网络状况。

# 所以当网络中断时,并不会进行Load Balancer和Backup之间的切换。

# 可以通过ipfail插件,设置’ping nodes’来解决这一问题。详细说明参考hearbeat文档。

#ping 192.168.136.1 172.16.0.1

ping_group group1 192.168.136.1 192.168.136.2

respawn root /usr/lib/heartbeat/ipfail

apiauth ipfail gid=root uid=root

# 其他一些插件可以在/usr/lib/heartbeat下找到

#apiauth ipfail uid=hacluster

#apiauth ccm uid=hacluster

#apiauth cms uid=hacluster

#apiauth ping gid=haclient uid=alanr,root

#apiauth default gid=haclient

资源文件(/etc/ha.d/haresources):

loadbalancer lvs IPaddr::192.168.136.10/24/eth0 ipvsadm ldirectord

认证文件(/etc/ha.d/authkeys),选取一种认证方式,这个文件的权限必须是600:

auth 1

1 crc

#2 sha1 sha1_any_password

#3 md5 md5_any_password

相关链接:

Linux-HA:http://www.linux-ha.org ldirectord

安装HeartBeat过程中,已经自动安装了Ldirectord,它的作用是:

  • 监测Real Server,当Real Server失效时,把它从Load Balancer列表中删除,恢复时重新添加。

配置(/etc/ha.d/ldirectord.cf):

# Global Directives

checktimeout=3

checkinterval=1

fallback=127.0.0.1:80

autoreload=yes

logfile="/var/log/ldirectord.log"

quiescent=yes

# A sample virual with a fallback that will override the gobal setting

virtual=192.168.136.10:80

         real=192.168.136.11:80 ipip

         real=192.168.136.12:80 ipip

         real=192.168.136.101:80 ipip

         real=192.168.136.102:80 ipip

         real=192.168.136.103:80 ipip

         fallback=127.0.0.1:80    gate

         service=http

         request="test.html"

         receive="Test Page"

         virtualhost=www.funbsd.net

         scheduler=rr

         #persistent=600

         #netmask=255.255.255.255

         protocol=tcp

在每个Real Server的中添加监控页:

echo "Test Page" >> /var/www/html/test.html Patch

在启动集群系统之前,我们认为包括Load Balancer和Backup在内的所有服务器都是Real Server。

在服务器上添加以下脚本/etc/init.d/tunl,用来配置tunl端口,应用arp补丁:

#!/bin/sh

# chkconfig: 2345 70 10

# description: Config tunl port and apply arp patch

VIP=192.168.136.10

. /etc/rc.d/init.d/functions

case "$1" in

     start)

         echo "Tunl port starting"

         ifconfig tunl0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP up

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/hidden

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/hidden

         ;;

     stop)

         echo "Tunl port closing"

         ifconfig tunl0 down

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

         echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/hidden

         ;;

     *)

         echo "Usage: $0 {start|stop}"

         exit 1

esac

如果有多个Virutal IP,可以使用tunl0:0,tunl0:1…。

chmod 755 /etc/init.d/tunl

chkconfig –add tunl

在Load Balancer和Backup上,这个脚本的启动级必须先于heartbeat,关闭级必须后于heartbeat。

Scripts

在HeartBeat资源文件(/etc/ha.d/haresources)中定义了实现集群所需的各个软件的启动脚本。

这些脚本必须放在/etc/init.d或者/etc/ha.d/resource.d目录里,启动顺序不能变:

loadbalancer lvs IPaddr::192.168.136.10/24/eth0 ipvsadm ldirectord

IPaddr的作用是启动Virutal IP,它是HeartBeart自带的一个脚本。

ipvsadm的作用是在启动的时候把所有Real Server加入群中。

ldirectord的作用是启动ldirectord监控程序。

lvs的作用是为启动Load Balancer做准备,关闭tunl端口,取消arp补丁:

#!/bin/sh

# chkconfig: 2345 90 10

# description: Preparing for Load Balancer and Real Server switching

VIP=192.168.136.10

. /etc/rc.d/init.d/functions

case "$1" in

     start)

         echo "Preparing for Load Balancer"

         ifconfig tunl0 down

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

         echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/hidden

         ;;

     stop)

         echo "Preparing for Real Server"

         ifconfig tunl0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP up

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/hidden

         echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/hidden

         ;;

     *)

         echo "Usage: lvs {start|stop}"

         exit 1

esac

chmod 755 /etc/ha.d/resource.d/lvs

启动集群系统:

/etc/init.d/heartbeat start Reference

http://www.linuxvirtualserver.org/

http://www.linux-ha.org/

http://www.ultramonkey.org/

http://www.linuxts.com/modules/sections/index.php?op=viewarticle&artid=375

http://www.yesky.com/SoftChannel/72341302397632512/20040311/1776261.shtml

http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/theme/special/index.shtml#cluster