LVS集群技术

Submitted by wensong on 周四, 2006-04-06 15:13

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：LVS、MOSIX
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

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
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

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

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Comments

Anonymous (没有被验证)

周四, 2006-09-28 01:26

Permalink

兄弟给个联系方式

怎么这么好的帖子没有人顶啊,我先顶了,大家要跟上!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Anonymous (没有被验证)

周三, 2006-10-25 07:50

Permalink

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

resource.d目录下没有lvs文件，我使用UltraMonkey和CentOS的包装过，
heartbeat-1.2.3.cvs.20050927-1.rh.el.um.3.i386.rpm
heartbeat-2.0.7-1.c4.i386.rpm
都没有这个文件。

编译的方式没有尝试过，因为做完了要给学校演示，不能让我们现场编译啊。

能帮助我吗？

另外，

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
注意最后一行，这个目录下没有"hidden"文件，是不是arp_ignore文件？

Anonymous (没有被验证)

周四, 2007-02-08 09:41

Permalink

默认heartbeat并不检测

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
网络状况可以通过ipfail插件来完成监测，但是其他服务如何监测呢？比如tomcat，weblogic, websphere等应用服务？
看官方网站上说可以通过CRM来完成服务的监测，但我看了以后，还是不知道该如何配置？不知道大家有没有尝试过呢？

Anonymous (没有被验证)

周五, 2007-07-06 13:52

Permalink

默认heartbeat并不检测

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

如何检测服务器呢？查找了很多资料，大家的配置都是没有检测服务，这在实际场景下不过不检测服务是没有什么意义的！

Anonymous (没有被验证)

周五, 2007-08-31 07:07

Permalink

顶个屁啊好多错误。。

顶不定没劲，，，
好多不详细的地方！！！

Anonymous (没有被验证)

周五, 2007-08-31 08:48

Permalink

安装文件下找不到ldirectord.cf

as4kernel2.6.9，heartbeat2.0.rpm安装完后，安装文件下找不到ldirectord.cf

deyongfeng

周六, 2007-09-22 07:06

Permalink

好文章

我来做一下，看能不能实现

yong

周六, 2009-07-11 07:44

Permalink

好文章

请问文章中“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。”配置脚本/etc/init.d/tunl脚本，能说明下作用吗？能不能在启动集群系统前，不包Load Balancer和Bachup包含在内呢？请各位高手指导下！

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