haproxy/nginx+keepalived負載均衡 雙機熱備 郵件報警 實戰及常見問題

Haproxy 做http和tcp反向代理和負載均衡
keepalived 為兩台 Haproxy 服務器做高可用/主備切換。
nginx   為內網服務器做正向代理，如果業務需求有變化，也可以部分替代 haproxy 做 http 反向代理。
如果發生主備切換，向指定郵箱發送報警郵件。

本文比較裹腳布，沒耐心的就別看了。

一、兩台服務器，系統 CentOS6
主機名        外網IP        內網IP
lbserver_01  202.1.1.101   10.1.1.11/24
lbserver_02  202.1.1.102   10.1.1.12/24
虛擬IP        202.1.1.97    10.1.1.10/24
虛擬IP        202.1.1.98
虛擬IP        202.1.1.99

以下示例僅提供lbserver_01的配置，lbserver_02上大部分相同，不同之處會單獨注明。

二、安裝軟件包
1、配置 nginx 官方軟件源
[root@lbserver_01 ~]# vi /etc/yum.repos.d/nginx.repo
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/6/x86_64/
gpgcheck=0
enabled=1

2、常用工具
[root@lbserver_01 ~]# yum -y install telnet man vim wget zip unzip ntpdate tree gcc iptraf tcpdump  bind-utils

3、服務器軟件
[root@lbserver_01 ~]# yum -y install haproxy keepalived nginx sendmail mailx

4、配置服務
[root@lbserver_01 ~]# chkconfig dnsmaq on
[root@lbserver_01 ~]# chkconfig sendmail on
[root@lbserver_01 ~]# chkconfig keepalived on
[root@lbserver_01 ~]# chkconfig haproxy on
sendmail 負責發送郵件，dnsmasq為內網提供 DNS 服務。

內網服務器如果需要上網（主要是為了安裝軟件包），需配置 DNS 和 http_proxy 環境變量，也可同時為 yum 配置proxy參數。

[root@lbserver_01 ~]# vim /etc/resolv.conf

nameserver 10.1.1.10

[root@lbserver_01 ~]# vim /etc/profile

export http_proxy=http://10.1.1.10:8000

[root@lbserver_01 ~]# vim /etc/yum.conf

proxy=http://10.1.1.10:8000

10.1.1.10:8000 這個 IP 和端口在后面的 nginx 配置文件中定義。

三、系統配置文件
1、配置命令行提示符，顯示當前完整路徑
[root@lbserver_01 ~]# vim /root/.bash_profile
PS1='[\u@\h:$PWD]# '

[root@lbserver_01 ~]# source /root/.bash_profile
[root@lbserver_01:/root]#

為新建用戶自動配置提示符
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/skel/.bash_profile
PS1='[\u@\h:$PWD]$ '


2、配置報警郵件發送帳號
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/mail.rc
set from=[e-mail] smtp=smtp.youdomain.com
set smtp-auth-user=[e-mail] smtp-auth-password=PassForSendAlert smtp-auth=login

3、配置 dnsmasq 僅為內網服務，很簡單的替換，用 sed 吧

[root@lbserver_01:/root]# sed 's/#interface=/interface=eth1/g' /etc/dnsmasq.conf -i

4、limits
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/security/limits.conf

*          soft    nofile          1024
*          hard    nofile          65536
*          soft    nproc           2048
*          hard    nproc           16384
*          soft    stack           10240
*          hard    stack           32768

5、配置haproxy keepalived 日志
以下兩個文件需要修改參數：
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/sysconfig/keepalived

KEEPALIVED_OPTIONS="-d -D -S 0"

[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/sysconfig/rsyslog

SYSLOGD_OPTIONS="-r -c 2"

以下文件需要添加兩行：
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/rsyslog.conf

local0.*    /var/log/keepalived.log
local2.*    /var/log/haproxy.log

keepalived日志正常，而haproxy日志目前還沒有生成，原因慢慢找吧。

6、防火牆
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/sysconfig/iptables

# Firewall configuration written by system-config-firewall
# Manual customization of this file is not recommended.
*filter
:INPUT ACCEPT [0:0]
:FORWARD ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
-A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
-A INPUT -p icmp -j ACCEPT
-A INPUT -i lo -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 2888 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 8080 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 443 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -s 10.1.1.0/24 -m tcp -p tcp --dport 8000 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -s 10.1.1.0/24 -m tcp -p tcp --dport 53 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -s 10.1.1.0/24 -m udp -p udp --dport 53 -j ACCEPT
-A INPUT -d 224.0.0.18 -j ACCEPT
-A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
-A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
COMMIT

• tcp 2888 是修改后的 sshd 端口，替代默認的 22 ，可以很大程度上防止無聊的小白來暴力破解。
• tcp 80 8080 443 負載均衡對外開放的端口
• tcp 8000 僅為內網服務，是 nginx 對內正向代理
• tcp/udp 53 僅為內網服務，提供 DNS 解析轉發
• -A INPUT -d 224.0.0.18 -j ACCEPT 這一條非常關鍵。224.0.0.18 是 keepalived 的組播地址，確保當前主機組播自己的狀態。缺少這條指令會產生很詭異的問題，比如雙機網卡上都有虛擬IP地址，但主機是有效的；而備機接管虛擬 IP 后說啥也不還給主機了。

7、nginx正向代理
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

server {
    listen       8000;
    server_name  localhost;
    resolver     10.1.1.10;
    #charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/default.access.log  main;

    location / {
     proxy_pass http://$http_host$request_uri;
    }

配置文件其他部分保持默認就可以了。


8、keepalived配置

• keepalived是雙機熱備的首選。平時主機獲得虛擬IP，提供服務，備機在旁邊看着。
• 如果主機DOWN、網絡斷、服務出現故障，則備機立刻接管虛擬IP。
• 當主機恢復時，又會自動搶回主機地位，備機接着看。

 [root@lbserver_01:/root]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   router_id HAP_KAD1

! 默認配置文件里本段還有notification_email設置，我不用，所以刪掉了。
}


! vrrp_script 設置檢查服務健康狀況的腳本，腳本內容見下文。
! interval 1 每秒運行一次
! weight -10 如果腳本運行結果不為0（即失敗或無結果），即說明主機haproxy服務故障，priority減10，此時備機priority比主機大，將自動選舉為主機，原主機降為備機。
! priority 范圍是1到254。為了避免priority不斷降低最后兩機都變為1，理論上應該再配置vrrp_script使恢復正常的服務器提升priority，提升腳本需要配 weight <正數>，但實際實驗中發現基本沒有這個必要。如果生產中兩機不斷的競相自降 priority，說明有大麻煩發生了。

! 檢查haproxy的腳本
vrrp_script check-haproxy {
    script "/usr/local/bin/chk-haproxy.sh"
    interval 1
    weight -10
}

! 檢查nginx的腳本
vrrp_script check-nginx {
    script "/usr/local/bin/chk-nginx.sh"
    interval 1
    weight -10
}

vrrp_instance haproxy {

    ! 不設 MASTER，雙機都是 BACKUP，只根據 priority選舉主機地位。
    ! 備機 lbserver_02 的 priority 為 220

    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 43
    priority 225

    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass PasswordForAuth
    }
    virtual_ipaddress {
    202.1.1.97/24
    202.1.1.98/24
    202.1.1.99/24
    }
    track_script {
        check-haproxy
    }

    ! 如果本機變為主機，則運行指定的腳本，腳本內容是使用 /etc/mail.rc 中配置的發信帳號向指定的接收郵箱發郵件。
    notify_master "/usr/local/bin/haproxy-master-change.sh"
}

! 為內部正向代理設置主備切換。其實沒有必要，但是如果 nginx 要配置 http 反向代理，這部分還是必須的。
! 注意這里的 interface, virtual_router_id 跟上面vrrp_instance haproxy 的是不同的。
! virtual_ipaddress 10.1.1.10/24 ，還記得這個IP么？

vrrp_instance internalproxy {
    state BACKUP
    interface eth1
    virtual_router_id 80
    priority 225
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass PasswordForAuth
    }

    virtual_ipaddress {
        10.1.1.10/24
    }
    track_script {
        check-nginx
    }
    notify_master "/usr/local/bin/nginx-master-change.sh"
}

9、haproxy 配置文件
[root@lbserver_01:/root]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

#---------------------------------------------------------------------
# Example configuration for a possible web application.  See the
# full configuration options online.
#
#   http://haproxy.1wt.eu/download/1.4/doc/configuration.txt
#
#---------------------------------------------------------------------

#---------------------------------------------------------------------
# Global settings
#---------------------------------------------------------------------
global
    # to have these messages end up in /var/log/haproxy.log you will
    # need to:
    #
    # 1) configure syslog to accept network log events.  This is done
    #    by adding the '-r' option to the SYSLOGD_OPTIONS in
    #    /etc/sysconfig/syslog
    #
    # 2) configure local2 events to go to the /var/log/haproxy.log
    #   file. A line like the following can be added to
    #   /etc/sysconfig/syslog
    #
    #    local2.*                       /var/log/haproxy.log

    #這一條配合/etc/rsyslog.conf
    log         127.0.0.1 local2

    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid

    #自定義最大連接數
    maxconn     10240

    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon

    # turn on stats unix socket
    stats socket /var/lib/haproxy/stats

    #默認值是1024，haproxy啟動時會報錯，但並不影響服務。改成2048后據說會有一點兒性能問題。
    tune.ssl.default-dh-param 2048

#---------------------------------------------------------------------
# common defaults that all the 'listen' and 'backend' sections will
# use if not designated in their block
#---------------------------------------------------------------------
defaults
    mode                    http
    log                     global
    option                  httplog
    option                  dontlognull
    option http-server-close
    option                  redispatch
    retries                 3
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s
    timeout client          1m
    timeout server          1m
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s
    maxconn                 8192

#---------------------------------------------------------------------
# main frontend which proxys to the backends
#---------------------------------------------------------------------

# https網站發布，server.pem 是crt文件和key文件合並而成：cat server.key server.crt| tee server.pem
# http網站發布除了 bind *:80 和無需指定服務器證書之外，其他配置相同
# 另外，haproxy 跟 keepalived 配合時，bind 后面只能用 * 。如果指定了 IP，備機haproxy將無法啟動，因為平時狀態備機是不具備虛擬IP地址的。

frontend ssl
    mode http
    bind *:443  ssl crt /etc/haproxy/server.pem
    option httplog
    option httpclose

    # 這條可以使后端web服務器獲得用戶真實 IP，在httpd，tomcat 等日志格式配置里，用 %{X-Forwarded-For}i 記錄用戶真實 IP 。
    option forwardfor   except 127.0.0.0/8    

    stats  hide-version

    #根據域名指定后端服務器
    #    acl名稱                     條件              域名（-i 忽略大小寫）
    acl domain_starts_with_www      hdr_beg(host)    -i www.example.com
    acl domain_starts_with_auth     hdr_beg(host)    -i auth.example.com
    acl domain_starts_with_shops    hdr_beg(host)    -i shops.example.com

    #這里千萬不能單獨指定 www 的backend，那樣會使所有的url規則失效。www 只能作為default后端
    use_backend auth    if domain_starts_with_auth  
    use_backend shops   if domain_starts_with_shops

    #根據域名后的路徑指定后端服務器
    acl url_users       path_beg    -i /users
    acl url_topsales    path_beg    -i /topsales

    #if 后面多個 acl 時，and用空格代替， or 必須要寫
    use_backend users    if domain_starts_with_www  url_users
    use_backend topsales if domain_starts_with_www  url_topsales

    #其他不符和acl條件的統統指定給后端 www
    default_backend        www

backend www
    #需要保持會話session的必須用source算法，即同一個外網IP的用戶始終訪問同一台后端。
    balance    source

    # haproxy 設置了服務器證書，后端真實web服務器用普通http就可以了
    server    httpd_tomcat1 10.1.1.20:80 check
    server    httpd_tomcat2 10.1.1.21:80 check
    server    httpd_tomcat1 10.1.1.22:80 check
    server    httpd_tomcat2 10.1.1.23:80 check

backend auth
    #auth 無需保持會話，所以用隨機負載均衡算法 roundrobin 即可。
    balance    roundrobin
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.30:80 check
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.31:80 check

backend shops
    balance    source
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.40:80 check
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.41:80 check
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.42:80 check
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.43:80 check

backend users
    balance    source
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.50:80 check
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.51:80 check

backend topsales
    balance    source
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.60:80 check
    server    httpd_tomcat_auth 10.1.1.61:80 check

#haproxy 還支持tcp反向代理
frontend ssh *:3306
    mode        tcp
    maxconn     128
    option      tcplog
    default_backend mysql

backend mysql
    mode        tcp
    balance     source
    server      mysql1    10.1.1.200:3306 check

#End

 

四、各種輔助腳本
1、服務健康狀況檢查腳本
/usr/local/bin/chk-haproxy.sh

#!/bin/bash
ps aux|grep "/usr/sbin/haproxy"|grep -v grep

/usr/local/bin/chk-nginx.sh

#!/bin/bash
ps aux|grep nginx|egrep '(master|worker)'

最初的chk-haproxy.sh是這樣的：
netstat -lntp|egrep '(.*443.*haproxy|.*3306.*haproxy)'

實驗時工作的不錯，等配好了后端服務器做壓力測試，卻突然連續收到master-change郵件。
用top一看，主機的 netstat 進程 CPU占用率都超過 haproxy 了，達到20%+。估計是 chk-haproxy.sh 腳本發生運行失敗導致keepalived進行了主備切換，切換后主機chk-haproxy.sh腳本恢復正常，備機chk-haproxy.sh腳本可能過載，所以很快又收到master-change郵件。用 ps aux 替換 netstat 就沒有問題了。

2、郵件通知腳本
/usr/local/bin/haproxy-master-change.sh
#!/bin/bash

echo "`uptime; ip addr show eth0; echo`" | mail -s "`hostname -s` to HAPROXY master."  -c [e-mail] [e-mail] [e-mail]

/usr/local/bin/nginx-master-change.sh

#!/bin/bash
echo "`uptime; ip addr show eth1; echo`" | mail -s "`hostname -s` to NGINX master." [e-mail] [e-mail]

echo "...." 郵件正文，含主機名和 IP 地址，
-s          郵件標題
-c          抄送地址（必須寫在收件人前面）
最后可以跟 n 個收件人地址

3、服務器狀態查看腳本
捕獲 keepalived 組播數據，可以看到當前主機的 priority （prio 225）。
/usr/local/bin/kawatch.sh

#!/bin/bash
tcpdump -vvv -n -i eth0 dst 224.0.0.18

運行起來是這樣的：

tcpdump: listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes
23:10:14.066857 IP (tos 0xc0, ttl 255, id 7007, offset 0, flags [none], proto VRRP (112), length 52)
    202.1.1.101 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 43, prio 225, authtype simple, intvl 1s, length 32, addrs(3): 202.1.1.97,202.1.1.98,202.1.1.99 auth "PasswordForAuth"
23:10:15.068072 IP (tos 0xc0, ttl 255, id 7008, offset 0, flags [none], proto VRRP (112), length 52)
    202.1.1.101 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 43, prio 225, authtype simple, intvl 1s, length 32, addrs(3): 202.1.1.97,202.1.1.98,202.1.1.99 auth "PasswordForAuth"
23:10:16.069224 IP (tos 0xc0, ttl 255, id 7009, offset 0, flags [none], proto VRRP (112), length 52)
    202.1.1.101 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 43, prio 225, authtype simple, intvl 1s, length 32, addrs(3): 202.1.1.97,202.1.1.98,202.1.1.99 auth "PasswordForAuth"
......

以下是常用的 netstat 指令，總用懶得敲那么多字母，就精簡一下吧：
/usr/local/bin/nsl

#!/bin/bash
netstat -lntp

/usr/local/bin/nsa

#!/bin/bash
netstat -antp

/usr/local/bin/nse

#!/bin/bash
netstat -antp|grep ESTABLISHED

 

主機IP信息

[root@lbserver_01:/root]# ip addr show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 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
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether fa:b1:3b:ec:b4:c2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 202.1.1.101/24 brd 202.1.1.255 scope global eth0
    inet 202.1.1.97/24 scope global secondary eth0
    inet 202.1.1.98/24 scope global secondary eth0
    inet 202.1.1.99/24 scope global secondary eth0
    inet6 fe80::f0a1:8bfe:feda:c532/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
5: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether fa:b1:3b:3c:01:0e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.1.1.11/24 brd 10.1.1.255 scope global eth1
    inet 10.1.1.10/24 scope global secondary eth1
    inet6 fe80::f001:aff:fb3c:12e/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever