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28、RabbitMQ进阶：RabbitMQ负载均衡之LVS

分类：RabbitMQ进阶    2024-03-09    阅读(144)

欢迎支持笔者新作：《深入理解Kafka:核心设计与实践原理》和《RabbitMQ实战指南》，同时欢迎关注笔者的微信公众号：朱小厮的博客。
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欢迎跳转到本文的原文链接：https://honeypps.com/mq/rabbitmq-load-balance-4-lvs/

负载均衡的方案有很多，适合RabbitMQ使用的处理HAProxy之外还有LVS。LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是Linux虚拟服务器, 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目，它的官方站点是www.linuxvirtualserver.org。现在LVS已经是 Linux标准内核的一部分，在Linux2.6.32内核以前，使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块，但是从Linux2.6.32内核以后，已经完全内置了LVS的各个功能模块，无需给内核打任何补丁，可以直接使用LVS提供的各种功能。

LVS是4层负载均衡，也就是说建立在OSI模型的传输层之上。LVS支持TCP/UDP的负载均衡，相对于其它高层负载均衡的解决方案，比如DNS域名轮流解析、应用层负载的调度、客户端的调度等，它是非常高效的。LVS自从1998年开始，发展到现在已经是一个比较成熟的技术项目了。可以利用LVS技术实现高可伸缩的、高可用的网络服务，例如WWW服务、Cache服务、DNS服务、FTP服务、MAIL服务、视频/音频点播服务等等，有许多比较著名网站和组织都在使用LVS架设的集群系统，例如：Linux的门户网站（www.linux.com）、向RealPlayer提供音频视频服务而闻名的Real公司（www.real.com）、全球最大的开源网站（sourceforge.net）等。

LVS主要由3个部分组成：

  • 负载调度器（Load Balancer/ Director）：它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址（VIP）上的。
  • 服务器池（Server Pool/ RealServer）：是一组真正执行客户端请求的服务器，如RabbitMQ服务器。
  • 共享存储（Shared Storage）：它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。

目前LVS的负载均衡方式也分为三种：

  • VS/NAT：即Virtual Server via Network Address Translation的简称。VS/NAT是一种最简单的方式，所有的RealServer只需要将自己的网关指向Director即可。客户端可以是任意的操作系统，但此方式下，一个Director能够带动的RealServer比较有限。
  • VS/TUN：即Virtual Server via IP Tunneling的简称。IP隧道（IP Tunneling）是将一个IP报文封装再另一个IP报文的技术，这可以使得目标为一个IP地址的数据报文能够被封装和转发到另一个IP地址。IP隧道技术亦可以称之为IP封装技术（IP encapsulation）。
  • VS/DR：即Virtual Server via Direct Routing的简称。VS/DR方式是通过改写报文中的MAC地址部分来实现的。Director和RealServer必须在物理上有一个网卡通过不间断的局域网相连。RealServer上绑定的VIP配置在各自Non-ARP的网络设备上（如lo或tunl），Director的VIP地址对外可见，而RealServer的VIP对外是不可见的。RealServer的地址即可以是内部地址，也可以是真实地址。

对于LVS而言配合Keepalived一起使用同样可以实现高可靠的负载均衡，对于图7-11来说，LVS可以完全的替代HAProxy而其他内容可以保持不变。LVS不需要额外的配置文件，直接集成在Keepalived的配置文件之中。修改/etc/keepalived/keepalived.conf文件内容如下：

#Keepalived配置文件（Master）
global_defs {
        router_id NodeA                 #路由ID, 主备的ID不能相同
}
vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER #Keepalived的角色。Master表示主服务器，从服务器设置为BACKUP
        interface eth0          #指定监测网卡
        virtual_router_id 1
        priority 100            #优先级，BACKUP机器上的优先级要小于这个值
        advert_int 1            #设置主备之间的检查时间，单位为s
        authentication {        #定义验证类型和密码
                auth_type PASS
                auth_pass root123
        }
        track_script {
                chk_haproxy
        }
        virtual_ipaddress {     #VIP地址，可以设置多个：
                192.168.0.10
        }
}

virtual_server 192.168.0.10 5672 { 	#设置虚拟服务器
        delay_loop 6					#设置运行情况检查时间，单位是秒
 #设置负载调度算法，共有rr,wrr,lc,wlc,lblc,lblcr,dh,sh这8种。
        lb_algo wrr					#这里是加权轮询
        lb_kind DR					#设置LVS实现的负载均衡机制方式VS/DR
 #指定在一定的时间内来自同一IP的连接将会被转发到同一RealServer中。
        persistence_timeout 50			
        protocal TCP					#指定转发协议类型，有TCP和UDP两种
 #这个real_server即指LVS的三大部分之一的RealServer，这里特指RabbitMQ的服务
        real_server 192.168.0.2 5672 {	#配置服务节点
                weight 1					#配置权重
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 5672
                }
        }
        real_server 192.168.0.3 5672 {
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 5672
                }
        }
        real_server 192.168.0.4 5672 {
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 5672
                }
        }
}
#为RabbitMQ的rabbitmq_management插件设置负载均衡
virtual_server 192.168.0.10 15672 {
        delay_loop 6
        lb_algo wrr
        lb_kind DR
        persistence_timeout 50
        protocal TCP
        real_server 192.168.0.2 15672 {
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 15672
                }
        }
        real_server 192.168.0.3 15672 {
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 15672
                }
        }
        real_server 192.168.0.4 15672 {
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 15672
                }
        }
}

对于Backup的配置可以参考前一小节中的相应配置。在LVS和Keepalived环境里面，LVS主要的工作是提供调度算法，把客户端请求按照需求调度在RealServer，Keepalived主要的工作是提供LVS控制器的一个冗余，并且对RealServer做健康检查，发现不健康的RealServer就把它从LVS集群中剔除，RealServer只负责提供服务。

通常在LVS的VS/DR模式下需要在RealServer上配置VIP。原因在于当LVS把客户端的包转发给RealServer时，因为包的目的IP地址是VIP，那么如果RealServer收到这个包后发现包的目的地址不是自己系统的IP，那么就会认为这个包不是发给自己的，就会丢弃这个包，所以需要将这个IP地址绑定到网卡下。当发送应答包给客户端时，RealServer就会把包的源和目的地址调换，直接回复给客户端。下面为所有的RealServer的的lo:0网卡创建启动脚本（vim /opt/realserver.sh）绑定VIP地址，详细内容如下：

#!/bin/bash
VIP=192.168.0.10
/etc/rc.d/init.d/functions

case "$1" in
start)
        /sbin/ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
        /sbin/route add -host $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)
        /sbin/ifconfig lo:0 down
        /sbin/route del -host $VIP dev lo:0
        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
;;
status)
        islothere=/sbin/ifconfig lo:0 | grep $VIP | wc -l
        isrothere=netstat -rn | grep "lo:0"|grep $VIP | wc -l
        if [ $islothere -eq 0 ]
        then
                if [ $isrothere -eq 0 ]
                then
                        echo "LVS of RealServer Stopped."
                else
                        echo "LVS of RealServer Running."
                fi
        else
                echo "LVS of RealServer Running."
        fi
;;
*)
        echo "Usage:$0{start|stop}"
        exit 1
;;
esac

注意上面绑定VIP的掩码是255.255.255.255，说明广播地址使其自身，那么它就不会将ARP发送到实际的自己该属于的广播域了，这样防止与LVS上的VIP冲突进而导致IP地址冲突。为/opt/realserver.sh文件添加可执行权限后，运行/opt/realserver.sh start命令之后可以通过ip add show命令查看lo:0网卡的状态，注意与Keepalived节点的网卡状态进行区分。

[root@node1 keepalived]# ip add show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet 192.168.0.10/32 brd xx.xx.197.74 scope global lo:0
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether fa:16:3e:5e:7a:f7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.2/18 brd xx.xx.255.255 scope global eth0
    inet6 fe80::f816:3eff:fe5e:7af7/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

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