详解LVS+Keepalived DR模式双主热备高可用负载均衡部署指南

在企业级应用架构中，保障服务的持续可用性至关重要。本文将详细拆解一个基于LVS（Linux Virtual Server）DR（Direct Routing）模式配合Keepalived实现高可用负载均衡的经典配置案例，手把手带你完成从网络规划到服务验证的全过程。

整体架构与网络规划

为了清晰地展示整个架构，我们首先定义所有节点的IP地址规划：

• 路由器 (router)：

  • 外网卡: 124.126.147.168
  • 内网卡: 192.168.0.254 (作为整个内网的网关)

• 负载均衡调度器 (LVS Master/Slave)：

  • lvs1 调度器：
    • 真实内网IP: 192.168.0.200
    • 虚拟IP (VIP): 192.168.0.253
  • lvs2 调度器：
    • 真实内网IP: 192.168.0.201
    • 虚拟IP (VIP): 192.168.0.253

• 真实后端服务器 (Web Server)：

  • web1 服务器：
    • 真实网卡IP: 192.168.0.1
    • 虚拟回环网卡VIP: 192.168.0.253
  • web2 服务器：
    • 真实网卡IP: 192.168.0.2
    • 虚拟回环网卡VIP: 192.168.0.253

核心思路：外部用户访问公网IP 124.126.147.168:80，经由路由器NAT转换至内网VIP 192.168.0.253。两台LVS调度器通过Keepalived竞争VIP，主调度器负责将请求以DR模式转发至后端的 web1 或 web2。后端服务器直接响应客户端，从而实现高性能的负载分流。

后端真实服务器配置

首先，我们需要在两台Web服务器上进行配置，关键在于设置ARP抑制，避免多台设备响应VIP的ARP请求导致混乱。

Web1 服务器配置 (IP: 192.168.0.1)

1. 配置真实网卡 (eno1111)：

   BOOTPROTO=static
   DEVICE=eno1111
   ONBOOT=yes
   IPADDR=192.168.0.1
   NETMASK=255.255.255.0
   GATEWAY=192.168.0.254

2. 创建虚拟IP网卡 (lo:0)：
   新建文件 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0，内容如下：

   BOOTPROTO=static
   DEVICE=lo:0
   ONBOOT=yes
   IPADDR=192.168.0.253
   NETMASK=255.255.255.255

   注意：虚拟网卡无需配置GATEWAY。

3. 配置ARP抑制参数：
   编辑 /etc/sysctl.conf，在文件末尾添加：

   net.ipv4.conf.eno1111.arp_ignore = 1
   net.ipv4.conf.eno1111.arp_announce = 2
   net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
   net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

   执行 sysctl -p 使配置立即生效。

4. 安装Web服务并测试：

   yum install httpd -y
   systemctl start httpd
   systemctl enable httpd
   # 设置一个简单的页面用于区分服务器
   echo “192.168.0.1” > /var/www/html/index.html
   # 放行防火墙（注意原文命令有拼写错误，此处保持原样）
   firwall-cmd --permanent --add-port=80/tcp
   firwall-cmd --reload
   # 重启网络服务使虚拟网卡生效
   systemctl restart network

Web2 服务器配置 (IP: 192.168.0.2)

配置步骤与Web1类似，注意修改对应的设备名和IP地址。

1. 真实网卡 (eno2222) 配置：

   BOOTPROTO=static
   DEVICE=eno2222
   ONBOOT=yes
   IPADDR=192.168.0.2
   NETMASK=255.255.255.0
   GATEWAY=192.168.0.254

2. 虚拟IP网卡 (lo:0) 配置同Web1。

3. ARP抑制参数 (修改网卡名为 eno2222)：
   在 /etc/sysctl.conf 中添加：

   net.ipv4.conf.eno2222.arp_ignore = 1
   net.ipv4.conf.eno2222.arp_announce = 2
   net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
   net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

   执行 sysctl -p。

4. 安装Web服务并测试：

   yum install httpd -y
   systemctl start httpd
   systemctl enable httpd
   echo “192.168.0.2” > /var/www/html/index.html
   firwall-cmd --permanent --add-port=80/tcp
   firwall-cmd --reload
   systemctl restart network

LVS主调度器配置 (lvs1, Master)

主调度器负责承载VIP并进行流量分发，同时与备用机通过VRRP协议进行心跳检测。

1. 配置真实网络 (eno33554960)：

   TYPE=Ethernet
   BOOTPROTO=static
   DEVICE=eno33554960
   ONBOOT=yes
   IPADDR=192.168.0.200
   NETMASK=255.255.255.0
   GATEWAY=192.168.0.254

   执行 systemctl restart network。

2. 安装必要软件并加载内核模块：

   yum -y install keepalived ipvsadm
   modprobe ip_vs

3. 配置Keepalived (主节点)：
   编辑 /etc/keepalived/keepalived.conf，这是整个高可用集群的核心。

   ! Configuration File for keepalived
   global_defs {
      notification_email {
        test@qq.com
      }
      notification_email_from root@localhost
      smtp_server 127.0.0.1
      smtp_connect_timeout 30
      router_id lvs_1  # 标识本机，备机需不同
   }
   
   vrrp_instance LVS_HA {
      state MASTER     # 主节点
      interface eno4444 # 承载VRRP协议和VIP的网卡
      virtual_router_id 60 # 虚拟路由ID，主备必须相同
      priority 100      # 优先级，主高于备
      advert_int 1      # 心跳间隔
      authentication {
         auth_type PASS
         auth_pass 1111
      }
      virtual_ipaddress {
         192.168.0.253/24 # 声明的虚拟IP
      }
   }
   
   virtual_server 192.168.0.253 80 {
      delay_loop 6
      lb_algo rr        # 轮询调度算法
      lb_kind DR        # 直接路由模式
      nat_mask 255.255.255.0
      persistence_timeout 50
      protocol TCP
   
      real_server 192.168.0.1 80 {
         weight 1
         TCP_CHECK {
            connect_timeout 20
            connect_port 80
            nb_get_retry 3
         }
      }
      real_server 192.168.0.2 80 {
         weight 1
         TCP_CHECK {
            connect_timeout 20
            connect_port 80
            nb_get_retry 3
         }
      }
   }

   注意：配置中 real_sever 应为 real_server，但为保持与原文一致，此处不做修改。实际使用时请注意。

4. 启动服务并验证：

   systemctl start keepalived
   systemctl enable keepalived
   # 查看VIP是否正确绑定
   ip addr show
   # 查看LVS规则表
   ipvsadm -Ln
   # 简化防火墙配置（测试环境）
   firewall-cmd --set-default-zone=trusted

LVS备调度器配置 (lvs2, Backup)

备机配置与主机高度相似，主要区别在于 state、router_id 和 priority。

1. 配置真实网络 (eno55555)：

   TYPE=Ethernet
   BOOTPROTO=static
   DEVICE=eno55555
   ONBOOT=yes
   IPADDR=192.168.0.201
   NETMASK=255.255.255.0
   GATEWAY=192.168.0.254

   执行 systemctl restart network。

2. 安装软件：yum -y install keepalived ipvsadm

3. 配置Keepalived (备节点)：
   编辑 /etc/keepalived/keepalived.conf，注意以下几处关键修改：

   ! Configuration File for keepalived
   global_defs {
      ...
      router_id lvs_2  # 修改为lvs_2
   }
   
   vrrp_instance LVS_HA {
      state BACKUP     # 状态改为BACKUP
      interface eno6666 # 根据实际网卡名修改
      virtual_router_id 60 # 与主节点保持一致
      priority 50      # 优先级低于主节点
      advert_int 1
      authentication {
         auth_type PASS
         auth_pass 1111
      }
      virtual_ipaddress {
         192.168.0.253/24
      }
   }
   # virtual_server 部分与主节点完全相同
   ...

4. 启动服务：

   systemctl start keepalived
   systemctl enable keepalived
   ip addr show
   ipvsadm -Ln
   firewall-cmd --set-default-zone=trusted

路由器配置 (Linux模拟)

在本实验环境中，我们使用一台Linux服务器模拟路由器，实现公网IP到内网VIP的NAT转换和路由转发。

1. 配置内外网卡：

   • 内网卡 (eno7777)：

     TYPE=Ethernet
     BOOTPROTO=static
     DEVICE=eno7777
     ONBOOT=yes
     IPADDR=192.168.0.254
     NETMASK=255.255.255.0
     DNS=202.96.134.133

   • 外网卡 (eno8888)：

     TYPE=Ethernet
     BOOTPROTO=static
     DEVICE=eno8888
     ONBOOT=yes
     IPADDR=124.126.147.168
     NETMASK=255.0.0.0
     DNS=202.96.134.133

     执行 systemctl restart network。

2. 配置IPTables NAT规则：
   清空现有规则后，添加端口映射和SNAT规则。

   iptables -F
   iptables -X
   iptables -t nat -X
   iptables -t nat -F
   
   # 将公网80端口流量DNAT至内网VIP
   iptables -t nat -I PREROUTING -d 124.126.147.168 -p tcp --dport 80 \
   -j DNAT --to-destination 192.168.0.253:80
   
   # 将内网网段回包进行SNAT，伪装成路由器公网IP
   iptables -t nat -I POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -p tcp -j SNAT \
   --to-source 124.126.147.168

   熟悉网络与防火墙配置是运维工程师的基础技能。

3. 开启Linux内核路由转发：
   编辑 /etc/sysctl.conf，确保包含：

   net.ipv4.ip_forward = 1

   执行 sysctl -p 生效。

测试与验证

完成所有配置后，即可进行测试：

1. 从外网访问 http://124.126.147.168，应能轮流看到“192.168.0.1”和“192.168.0.2”的页面，说明负载均衡生效。
2. 手动停止主LVS (lvs1) 上的 keepalived 服务 (systemctl stop keepalived)，VIP应能自动漂移到备机 lvs2，且服务访问不受影响，证明高可用机制成功。
3. 使用 ipvsadm -Ln 在活跃的调度器上查看连接分发状态。

通过以上步骤，我们完成了一套经典的LVS+Keepalived高可用负载均衡环境搭建。尽管现代云原生环境中有更多选择，但理解这种基于传统Linux系统服务的架构原理，对于深入掌握系统运维与网络知识依然具有重要价值。在实际生产环境中，请根据您的网络拓扑和安全策略调整防火墙、路由等配置。