LVS、Keepalived、Haproxy概念以及架构总结

因为对整体概念的不熟悉，导致对线网组件的架构不清晰，这边主要对于一些概念作区分总结，主要摘抄于骏马金龙 - 博客园 (cnblogs.com)的博客，还有就是其他的一些文章，都同意写在文章最后面。

1. LVS

LVS拓扑图

网站架构中，负载均衡技术是实现网站架构伸缩性的主要手段之一。所谓”伸缩性”，是指可以不断向集群中添加新的服务器来提升性能、缓解不断增加的并发用户访问压力。通俗地讲，就是一头牛拉不动时，就用两头、三头、更多头牛来拉。

负载均衡有好几种方式：http URL重定向、DNS的A记录负载均衡、反向代理负载均衡、IP负载均衡和链路层负载。本文所述为LVS，它的VS/NAT和VS/TUN模式是IP负载均衡的优秀代表，而它的VS/DR模式则是链路层负载均衡的优秀代表。

LVS是章文嵩开发的一个国产开源负载均衡软件。LVS最初是他在大学期间的玩具，随着后来使用的用户越来越多，LVS也越来越完善，最终集成到了Linux的内核中。有不少开源牛人都为LVS开发过辅助工具和辅助组件，最出名的就是Alexandre为LVS编写的Keepalived，它最初专门用于监控LVS，后来加入了通过VRRP实现高可用的功能。

LVS的全称是Linux virtual server，即Linux虚拟服务器。之所以是虚拟服务器，是因为LVS自身是个负载均衡器(director)，不直接处理请求，而是将请求转发至位于它后端真正的服务器realserver上。

LVS是四层(传输层tcp/udp)、七层(应用层)的负载均衡工具，只不过大众一般都使用它的四层负载均衡功能ipvs，而七层的内容分发负载工具ktcpvs(kernel tcp virtual server)不怎么完善，使用的人并不多。

ipvs是集成在内核中的框架，可以通过用户空间的程序ipvsadm工具来管理，该工具可以定义一些规则来管理内核中的ipvs。就像iptables和netfilter的关系一样。

2. LVS+Keepalived

KeepAlived主要有两个功能：

  1. 能够对RealServer进行健康状况检查，支持4层、5层和7层协议进行健康检查

健康检查

  1. 对负载均衡调度器实现高可用，防止Director单点故障

健康检查+高可用

在keepalived设计之初，它只是LVS周边的一个辅助工具，用于LVS的监控状况检查，因此它和LVS的兼容性非常好。如果某一个realserver节点宕了，keepalived会将此节点从管理列表中踢出去，当此节点恢复后又将此节点加回管理列表，这样能够就让realserver负载均衡变的智能化。但是，此时的调度器存在单点故障的可能性，因此有必要对其实现高可用。

实现LVS高可用可以使用多种软件来实现，如heartbeat，但是heartbeat本身不能实现ipvs的健康状况检查，需要搭配Ldirectord(安装完heartbeat就有了)来进行健康检查。所幸的是keepalived后来也加入了高可用的功能，而且配置起来也相当简单。相比于heartbeat+Ldirectord，keepalived的检查速度极快，故障转移也极快，布置也简单的多。所以一般来说，要管理ipvs，都会选择使用keepalived。

keepalived实现故障转移的功能是通过VRRP(virtual router redundancy protocol虚拟路由器冗余协议)协议来实现的。 在keepalived正常工作的时候，主节点(master)会不断的发送心跳信息给备节点(backup)，当备节点不能在一定时间内收到主节点的心跳信息时，备节点会认为主节点宕了，然后会接管主节点上的资源，并继续向外提供服务保证其可用性。当主节点恢复的时候，备节点会自动让出资源并再次自动成为备节点。

注意，使用keepalived监控、高可用LVS集群时(即常说的keepalived+lvs)，并不需要在Director上使用ipvsadm等管理工具额外配置ipvs规则。因为keepalived中集合了管理ipvs规则的组件(即ipvs wrapper)，可以直接在keepalived的配置文件中配置ipvs相关规则，在解析配置文件时会通过特定的组件将规则发送到内核中的ipvs模块。

3. Keepalived&Haproxy

keepavlied+haproxy

上面说过，Keepalived软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，用来管理并监控LVS集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的VRRP功能。因此，Keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解决方案软件。

keepalived分为vrrp实例的心跳检查和后端服务的健康检查。如果要配置后端服务，则后端服务只能是LVS（也就是上面说的下线了护会剔除，这就是健康检查）。但vrrp能独立于lvs存在，例如keepalive结合haproxy、mysql等服务实现它们的高可用。

  1. vrrp实例的心跳检查(lvs,haproxy,mysql…)

    • 除了LVS，vrrp只能通过脚本来实现vrrp的健康检查，并通过vrrp实例脚本结束keepalived进程来中断该实例的心跳通告。此时virtual server部分的配置需省略。

    • 对于LVS，无需使用任何脚本，因为所有keepalived节点会同时对后端服务（即LVS）进行健康检查，并同时从LVS规则中剔除下线的服务。如果所有后端服务都不健康，那就没有必要切换keepalived。

  2. 后端Real Server的健康检查(只能是LVS)

    • 一般采用TCP_CHECK、HTTP_GET、SSL_GET进行健康检查。
    • 但也能自写脚本进行后端服务的健康检查，这种模式称为MISC_CHECK。

4. 相关资料

文章分类
Linux

本博客所有文章除特别声明外，均采用 CC BY-SA 3.0协议 。转载请注明出处！