keepalived實現nginx高可用


一、keepalived服務

  • keepalived 是什么?

    1. Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能,同時還具有對LVS下面節點進行健康檢查的功能,另一方面也可實現系統網絡服務的高可用功能,用來防止單點故障。

    2. keepalived 工作原理
      keepalived 是以 VRRP 協議為實現基礎,VRRP全稱Virtual Router Redundancy Protocol,即虛擬路由冗余協議。

      虛擬路由冗余協議,可以認為是實現路由器高可用的協議,即將N台提供相同功能的路由器組成一個路由器組,這個組里面有一個master和多個backup,master上面有一個對外提供服務的vip(該路由器所在局域網內其他機器的默認路由為該vip),master會發組播vrrp包,用於高速backup自己還活着,當backup收不到vrrp包時就認為master宕掉了,這時就需要根據VRRP的優先級來選舉一個backup當master。這樣的話就可以保證路由器的高可用了。保證業務的連續性,接管速度最快可以小於1秒。

       

      keepalived主要有三個模塊,分別是core、check和vrrp。

      1. core模塊為keepalived的核心,負責主進程的啟動、維護以及全局配置文件的加載和解析。

      2. check負責健康檢查,包括常見的各種檢查方式。

      3. vrrp模塊是來實現VRRP協議的。

    3. keepalived 與 zookeeper 高可用性區別
      1. Keepalived:
        優點:簡單,基本不需要業務層面做任何事情,就可以實現高可用,主備容災。而且容災的宕機時間也比較短。
        缺點:也是簡單,因為VRRP、主備切換都沒有什么復雜的邏輯,所以無法應對某些特殊場景,比如主備通信鏈路出問題,會導致腦裂。同時keepalived也不容易做負載均衡。
      2.  

        Zookeeper:
         
        優點:可以支持高可用,負載均衡。本身是個分布式的服務。
         
        缺點:跟業務結合的比較緊密。需要在業務代碼中寫好ZK使用的邏輯,比如注冊名字。拉取名字對應的服務地址等。
         

         

二、keepalived 軟件使用

  1. keepalived 安裝

    [root@etcd1 ~]# yum install keepalived -y
    
    /etc/keepalived
    /etc/keepalived/keepalived.conf     #keepalived服務主配置文件
    /etc/rc.d/init.d/keepalived         #服務啟動腳本(centos 7 之前的用init.d 腳本啟動,之后的systemd啟動)
    /etc/sysconfig/keepalived
    /usr/bin/genhash
    /usr/libexec/keepalived
    /usr/sbin/keepalived
    

     

  2. 配置說明
    [root@etcd1 kubernetes]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
    ! Configuration File for keepalived
    
    global_defs { # 全局配置
       notification_email { # 定義報警郵件地址
         acassen@firewall.loc
         failover@firewall.loc
         sysadmin@firewall.loc
       }
       notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc # 定義發送郵件的地址
       smtp_server 192.168.200.1 # 郵箱服務器
       smtp_connect_timeout 30   # 定義超時時間
       router_id LVS_DEVEL      # 定義路由器標識信息,相同的局域網唯一,標識本節點的字條串,通常為hostname
       vrrp_skip_check_adv_addr
       vrrp_strict
       vrrp_garp_interval 0
       vrrp_gna_interval 0
    }
    
    # 虛擬 IP 配置 vrrp vrrp_instance VI_1 { # 定義實例 state MASTER # 狀態參數 master/backup 僅表示說明,主節點為 MASTER, 對應的備份節點為 BACKUP   interface eth0 # 綁定虛擬 IP 的網絡接口,與本機 IP 地址所在的網絡接口相同, 我的是 eth0   virtual_router_id 51 # 虛擬路由的 ID 號, 兩個節點設置必須一樣, 可選 IP 最后一段使用, 相同的 VRID 為一個組,他將決定多播的 MAC 地址
    mcast_src_ip 192.168.10.50 ## 本機 IP 地址   priority 100 # 優先級決定是主還是備 --> 越大越優先,節點優先級, 值范圍 0-254, MASTER 要比 BACKUP 高 
    nopreempt    # 優先級高的設置 nopreempt 解決異常恢復后再次搶占的問題  advert_int 1 # 主備心跳通訊時間間隔,組播信息發送間隔,兩個節點設置必須一樣, 默認 1s   authentication { # 認證授權,設置驗證信息,兩個節點必須一致  auth_type PASS auth_pass 1111 }

    ## 將 track_script 塊加入 instance 配置塊 
     
    track_script {
    chk_nginx ## 執行 Nginx 監控的服務 
    } virtual_ipaddress { # vip,設備之間使用的虛擬ip地址,可以定義多個  
    192.168.200.16 192.168.200.17 192.168.200.18 } } ....

      

  3. 使用配置
    主負載均衡服務器配置
    [root@etcd1 vagrant]# vi  /etc/keepalived/keepalived.conf 
    ! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
       router_id lvs-01
    }
    ## keepalived 會定時執行腳本並對腳本執行的結果進行分析,動態調整 vrrp_instance 的優先級。
    #  如果腳本執行結果為 0,並且 weight 配置的值大於 0,則優先級相應的增加。
    #  如果腳本執行結果非 0,並且 weight配置的值小於 0,則優先級相應的減少。
    #  其他情況,維持原本配置的優先級,即配置文件中 priority 對應的值。 
    vrrp_script chk_nginx { 
        script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" ## 檢測 nginx 狀態的腳本路徑 
        interval 2 ## 檢測時間間隔 
        weight -20 ## 如果條件成立,權重-20 
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER
        interface eth1
        virtual_router_id 51
        priority 100
        advert_int 1
        authentication {
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
        ## 將 track_script 塊加入 instance 配置塊  
        track_script {
            chk_nginx  ## 執行 Nginx 監控的服務 
        }
       virtual_ipaddress { 
            192.168.10.99 
        } 
    } 
    ...
      
  4. 備負載均衡服務器配置
    [root@etcd2 vagrant]# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
    ! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
       router_id lvs-02
    }
    
    vrrp_script chk_nginx {  
        script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"  
        interval 3  
        weight -20  
    } 
    
    vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER
        interface eth1
        virtual_router_id 51
        priority 90
        advert_int 1
        authentication {
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
    	## 將 track_script 塊加入 instance 配置塊  
        track_script {
            chk_nginx  ## 執行 Nginx 監控的服務 
        }
        virtual_ipaddress { 
          192.168.10.99 
        } 
    } 
    ...
    

     

  5. 啟動
    查看啟動文件:
    [root@etcd2 init.d]# cat /usr/lib/systemd/system/keepalived.service
    [Unit]
    Description=LVS and VRRP High Availability Monitor
    After=syslog.target network-online.target
    
    [Service]
    Type=forking
    PIDFile=/var/run/keepalived.pid
    KillMode=process
    EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/keepalived
    ExecStart=/usr/sbin/keepalived $KEEPALIVED_OPTIONS
    ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
    
    [Install]
    WantedBy=multi-user.target
    

      

    相關操作命令如下:
    chkconfig keepalived on   #keepalived服務開機啟動
    service keepalived start   #啟動服務
    service keepalived stop    #停止服務
    service keepalived restart #重啟服務
    

    keepalived正常運行后,會啟動3個進程,其中一個是父進程,負責監控其子進程。一個是vrrp子進程,另外一個是checkers子進程。

    [root@etcd2 init.d]# ps -ef | grep keepalived
    root      3626     1  0 08:59 ?        00:00:00 /usr/sbin/keepalived -D
    root      3627  3626  0 08:59 ?        00:00:00 /usr/sbin/keepalived -D
    root      3628  3626  0 08:59 ?        00:00:00 /usr/sbin/keepalived -D
    root      3656  3322  0 09:03 pts/0    00:00:00 grep --color=auto keepalived
    

     

  6. nginx 安裝與配置
    1. 安裝(略)
    2. 配置,默認配置
    3. nginx 默認文件index.html配置
      機器10.50,配置為:
             
      <!DOCTYPE html>
      <html>
      <head>
      <title>Welcome to nginx!</title>
      <style>
          body {
              width: 35em;
              margin: 0 auto;
              font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
          }
      </style>
      </head>
      <body>
      <h1>Welcome to nginx! test keepalived 1</h1>
      <p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
      working. Further configuration is required.</p>
      
      <p>For online documentation and support please refer to
      <a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
      Commercial support is available at
      <a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
      
      <p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
      </body>
      </html>
      


      機器10.51,配置為:
        

      <!DOCTYPE html>
      <html>
      <head>
      <title>Welcome to nginx!</title>
      <style>
          body {
              width: 35em;
              margin: 0 auto;
              font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
          }
      </style>
      </head>
      <body>
      <h1>Welcome to nginx! test keepalived 2</h1>
      <p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
      working. Further configuration is required.</p>
      
      <p>For online documentation and support please refer to
      <a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
      Commercial support is available at
      <a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
      
      <p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
      </body>
      </html>
      

       

三、測試

  1. 編寫 nginx 檢測腳本
    在所有的節點上面編寫 Nginx 狀態檢測腳本 /etc/keepalived/nginx_check.sh (已在 keepalived.conf 中配置)腳本要求:如果 nginx 停止運行,嘗試啟動,如果無法啟動則殺死本機的 keepalived 進程, keepalied將虛擬 ip 綁定到 BACKUP 機器上。
    內容如下:
    [root@etcd1 keepalived]# vi nginx_check.sh
    #!/bin/bash
    set -x
    
    A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
    if [ $A -eq 0 ];then
    
       echo `date`':  nginx is not healthy, try to killall keepalived' >> /etc/keepalived/keepalived.log
       killall keepalived
    fi

  2. 啟動所有節點上的nginx和keepalived
  3. 192.168.10.50 機器查看ip信息
    [root@etcd1 html]# ip a
    1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
        link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
        inet 127.0.0.1/8 scope host lo
           valid_lft forever preferred_lft forever
        inet6 ::1/128 scope host 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
        link/ether 52:54:00:47:46:52 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 10.0.2.15/24 brd 10.0.2.255 scope global dynamic eth0
           valid_lft 60191sec preferred_lft 60191sec
        inet6 fe80::5054:ff:fe47:4652/64 scope link 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
        link/ether 08:00:27:c4:c3:0e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 192.168.10.50/24 brd 192.168.10.255 scope global eth1
           valid_lft forever preferred_lft forever
        inet 192.168.10.99/32 scope global eth1
           valid_lft forever preferred_lft forever
        inet6 fe80::a00:27ff:fec4:c30e/64 scope link tentative dadfailed 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    4: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN 
        link/ether 02:42:22:bd:9b:38 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 172.17.0.1/16 scope global docker0
           valid_lft forever preferred_lft forever
    

     

  4. 192.168.10.51 查看 ip 信息
    [root@etcd2 vagrant]# ip a
    1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
        link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
        inet 127.0.0.1/8 scope host lo
           valid_lft forever preferred_lft forever
        inet6 ::1/128 scope host 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
        link/ether 52:54:00:ca:e4:8b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 10.0.2.15/24 brd 10.0.2.255 scope global dynamic eth0
           valid_lft 82271sec preferred_lft 82271sec
        inet6 fe80::5054:ff:feca:e48b/64 scope link 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
        link/ether 08:00:27:ee:7d:7d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 192.168.10.51/24 brd 192.168.10.255 scope global eth1
           valid_lft forever preferred_lft forever
        inet6 fe80::a00:27ff:feee:7d7d/64 scope link tentative dadfailed 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    4: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN 
        link/ether 02:42:fa:84:71:b0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
        inet 172.17.0.1/16 scope global docker0
           valid_lft forever preferred_lft forever
    

     

    以上可以看到,vip生效是在機器192.168.10.50上面。
  5. 通過VIP(192.168.10.99)來訪問nginx,結果如下

    以上可知,現在生效的nginx代理機器是10.50;我們停掉機器10.50上面的keepalived  [root@etcd1 html]# systemctl stop keepalived.service 。
    再使用VIP(192.168.10.99)訪問nginx服務,結果如下:

    以上可知,現在生效的nginx代理機器是10.51;我們重新機器10.50上面的keepalived  [root@etcd1 html]# systemctl start keepalived.service

    再使用VIP(192.168.10.99)訪問nginx服務,結果如下:

     

至此,Keepalived + Nginx 實現高可用 Web 負載均衡搭建完畢。


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