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# 边缘节点配置
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为了配置 kubernetes 中的 traefik ingress 的高可用，对于 kubernetes 集群以外只暴露一个访问入口，需要使用 keepalived 排除单点问题。本文参考了 [kube-keepalived-vip](https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/keepalived-vip)，但并没有使用容器方式安装，而是直接在 node 节点上安装。
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## 定义
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首先解释下什么叫边缘节点（Edge Node），所谓的边缘节点即集群内部用来向集群外暴露服务能力的节点，集群外部的服务通过该节点来调用集群内部的服务，边缘节点是集群内外交流的一个 Endpoint。
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**边缘节点要考虑两个问题**
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- 边缘节点的高可用，不能有单点故障，否则整个 kubernetes 集群将不可用
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- 对外的一致暴露端口，即只能有一个外网访问 IP 和端口
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## 架构
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为了满足边缘节点的以上需求，我们使用 [keepalived](http://www.keepalived.org/) 来实现。
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在 Kubernetes 中添加了 service 的同时，在 DNS 中增加一个记录，这条记录需要跟 ingress 中的 `host` 字段相同，IP 地址即 VIP 的地址，本示例中是 `172.20.0.119`，这样集群外部就可以通过 service 的 DNS 名称来访问服务了。
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选择 Kubernetes 的三个 node 作为边缘节点，并安装 keepalived，下图展示了边缘节点的配置，同时展示了向 Kubernetes 中添加服务的过程。
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## 准备
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复用 Kubernetes 测试集群的三台主机，其 IP 地址如下：
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- 172.20.0.113
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- 172.20.0.114
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- 172.20.0.115
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## 安装
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使用 keepalived 管理 VIP，VIP 是使用 IPVS 创建的，IPVS 已经成为 linux 内核的模块，不需要安装
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LVS 的工作原理请参考：[http://www.cnblogs.com/codebean/archive/2011/07/25/2116043.html](https://www.cnblogs.com/codebean/archive/2011/07/25/2116043.html)
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不使用镜像方式安装了，直接手动安装，指定三个节点为边缘节点（Edge node）。
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因为我们的测试集群一共只有三个 node，所有在在三个 node 上都要安装 keepalived 和 ipvsadmin。
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```bash
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yum install keepalived ipvsadm
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```
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## 配置说明
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需要对原先的 traefik ingress 进行改造，从以 Deployment 方式启动改成 DeamonSet。还需要指定一个与 node 在同一网段的 IP 地址作为 VIP，我们指定成 172.20.0.119，配置 keepalived 前需要先保证这个 IP 没有被分配。。
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- Traefik 以 DaemonSet 的方式启动
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- 通过 nodeSelector 选择边缘节点
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- 通过 hostPort 暴露端口
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- 当前 VIP 漂移到了 172.20.0.115 上
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- Traefik 根据访问的 host 和 path 配置，将流量转发到相应的 service 上
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## 配置 keepalived
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参考[基于 keepalived 实现 VIP 转移，lvs，nginx 的高可用](https://blog.51cto.com/limian/1301776)，keepalived 的配置参考其[官方配置文档](http://keepalived.org/pdf/UserGuide.pdf)。
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配置文件 `/etc/keepalived/keepalived.conf` 文件内容如下：
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```ini
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! Configuration File for keepalived
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global_defs {
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notification_email {
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root@localhost
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}
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notification_email_from kaadmin@localhost
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smtp_server 127.0.0.1
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smtp_connect_timeout 30
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router_id LVS_DEVEL
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}
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vrrp_instance VI_1 {
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state MASTER
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interface eth0
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virtual_router_id 51
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priority 100
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advert_int 1
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authentication {
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auth_type PASS
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auth_pass 1111
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}
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virtual_ipaddress {
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172.20.0.119
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}
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}
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virtual_server 172.20.0.119 80{
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delay_loop 6
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lb_algo loadbalance
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lb_kind DR
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nat_mask 255.255.255.0
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persistence_timeout 0
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protocol TCP
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real_server 172.20.0.113 80{
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weight 1
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TCP_CHECK {
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connect_timeout 3
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||
}
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||
}
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real_server 172.20.0.114 80{
|
||
weight 1
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||
TCP_CHECK {
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||
connect_timeout 3
|
||
}
|
||
}
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||
real_server 172.20.0.115 80{
|
||
weight 1
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||
TCP_CHECK {
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||
connect_timeout 3
|
||
}
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||
}
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}
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```
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`Realserver` 的 IP 和端口即 traefik 供外网访问的 IP 和端口。
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将以上配置分别拷贝到另外两台 node 的 `/etc/keepalived` 目录下。
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我们使用转发效率最高的 `lb_kind DR` 直接路由方式转发，使用 TCP_CHECK 来检测 real_server 的 health。
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设置 keepalived 为开机自启动：
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```bash
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chkconfig keepalived on
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```
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**启动 keepalived**
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```
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systemctl start keepalived
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```
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三台 node 都启动了 keepalived 后，观察 eth0 的 IP，会在三台 node 的某一台上发现一个 VIP 是 172.20.0.119。
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```bash
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$ ip addr show eth0
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2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
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link/ether f4:e9:d4:9f:6b:a0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
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||
inet 172.20.0.115/17 brd 172.20.127.255 scope global eth0
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||
valid_lft forever preferred_lft forever
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inet 172.20.0.119/32 scope global eth0
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||
valid_lft forever preferred_lft forever
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```
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关掉拥有这个 VIP 主机上的 keepalived，观察 VIP 是否漂移到了另外两台主机的其中之一上。
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## 改造 Traefik
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在这之前我们启动的 traefik 使用的是 deployment，只启动了一个 pod，无法保证高可用（即需要将 pod 固定在某一台主机上，这样才能对外提供一个唯一的访问地址），现在使用了 keepalived 就可以通过 VIP 来访问 traefik，同时启动多个 traefik 的 pod 保证高可用。
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配置文件 `traefik.yaml` 内容如下：
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```yaml
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apiVersion: extensions/v1beta1
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kind: DaemonSet
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metadata:
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name: traefik-ingress-lb
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namespace: kube-system
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labels:
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k8s-app: traefik-ingress-lb
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spec:
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||
template:
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||
metadata:
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||
labels:
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||
k8s-app: traefik-ingress-lb
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||
name: traefik-ingress-lb
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||
spec:
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||
terminationGracePeriodSeconds: 60
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||
hostNetwork: true
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||
restartPolicy: Always
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||
serviceAccountName: ingress
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containers:
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- image: traefik
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||
name: traefik-ingress-lb
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resources:
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limits:
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cpu: 200m
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||
memory: 30Mi
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requests:
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cpu: 100m
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||
memory: 20Mi
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||
ports:
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||
- name: http
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||
containerPort: 80
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||
hostPort: 80
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||
- name: admin
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||
containerPort: 8580
|
||
hostPort: 8580
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||
args:
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||
- --web
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- --web.address=:8580
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||
- --kubernetes
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nodeSelector:
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edgenode: "true"
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```
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注意，我们使用了 `nodeSelector` 选择边缘节点来调度 traefik-ingress-lb 运行在它上面，所有你需要使用：
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```
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kubectl label nodes 172.20.0.113 edgenode=true
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kubectl label nodes 172.20.0.114 edgenode=true
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kubectl label nodes 172.20.0.115 edgenode=true
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||
```
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给三个 node 打标签。
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查看 DaemonSet 的启动情况：
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```bash
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$ kubectl -n kube-system get ds
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NAME DESIRED CURRENT READY UP-TO-DATE AVAILABLE NODE-SELECTOR AGE
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||
traefik-ingress-lb 3 3 3 3 3 edgenode=true 2h
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```
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现在就可以在外网通过 172.20.0.119:80 来访问到 traefik ingress 了。
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## 使用域名访问 Kubernetes 中的服务
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现在我们已经部署了以下服务：
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- 三个边缘节点，使用 Traefik 作为 Ingress controller
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- 使用 keepalived 做的 VIP（虚拟 IP）172.20.0.119
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这样在访问该 IP 的时候通过指定不同的 `Host` 来路由到 kubernetes 后端服务。这种方式访问每个 Service 时都需要指定 `Host`，而同一个项目中的服务一般会在同一个 Ingress 中配置，使用 `Path` 来区分 Service 已经足够，这时候只要为 VIP（172.20.0.119）来配置一个域名，所有的外部访问直接通过该域名来访问即可。
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如下图所示：
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## 参考
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- [kube-keepalived-vip - github.com](https://github.com/kubernetes/contrib/tree/master/keepalived-vip)
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- [keepalived 官方网站 - keepalived.org](http://www.keepalived.org/)
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- [LVS 简介及使用 - cnblogs.com](http://www.cnblogs.com/codebean/archive/2011/07/25/2116043.html)
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- [基于 keepalived 实现VIP转移，lvs，nginx 的高可用 - blog.51cto.com](https://blog.51cto.com/limian/1301776)
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