Keepalived高可用、四層負載均衡

目錄

• Keepalived高可用
  • 高可用簡介
  • 常用的工具
  • 問題
  • 名稱解釋
  • VRRP協議
  • 部署keepalived
    • 下載安裝
    • Keepalived配置
    • 保證nginx配置一樣
  • 解決keepalived的腦裂問題
    • keepalived的非搶占式
• 四層負載均衡

Keepalived高可用

高可用簡介

一般是指2台機器啟動着完全相同的業務系統，當有一台機器宕機了，另外一台服務器就能快速的接管，對於訪問的用戶是無感知的。

常用的工具

• 硬件通常使用 ：F5
• 軟件通常使用 ：keepalived

問題

比如公司的網絡是通過網關進行上網的，那么如果該路由器故障了，網關無法轉發報文了，此時所有人都無法上網了，怎么辦？

通常做法是給路由器增加一台備節點，但是問題是，如果我們的主網關master故障了，用戶是需要手動指向backup的，如果用戶過多修改起來會非常麻煩。

• 問題一：假設用戶將指向都修改為backup路由器，那么master路由器修好了怎么辦？
• 問題二：假設Master網關故障，我們將backup網關配置為master網關的ip是否可以？

其實是不行的，因為PC第一次通過ARP廣播尋找到Master網關的MAC地址與IP地址后，會將信息寫到ARP的緩存表中，那么PC之后連接都是通過那個緩存表的信息去連接，然后進行數據包的轉發，即使我們修改了IP但是Mac地址是唯一的，pc的數據包依然會發送給master。（除非是PC的ARP緩存表過期，再次發起ARP廣播的時候才能獲取新的backup對應的Mac地址與IP地址）

如何才能做到出現故障自動轉移，此時VRRP就出現了，我們的VRRP其實是通過軟件或者硬件的形式在Master和Backup外面增加一個虛擬的MAC地址（VMAC）與虛擬IP地址（VIP），那么在這種情況下，PC請求VIP的時候，無論是Master處理還是Backup處理，PC僅會在ARP緩存表中記錄VMAC與VIP的信息。

名稱解釋

👉[ARP協議](ARP（地址解析協議）_百度百科 (baidu.com))

👉[VRRP](虛擬路由器冗余協議_百度百科 (baidu.com))

VRRP協議

VRRP協議會在一個局域網中進行廣播，來返回服務器的狀態，VRRP是一種容錯協議，它保證當主機的下一跳路由器出現故障時，由另一台路由器來代替出現故障的路由器進行工作，從而保持網絡通信的連續性和可靠性。

部署keepalived

下載安裝

[root@lb01 conf.d]# yum install keepalived -y
# 安裝好系統會自帶一個keepalived的配置文件
[root@lb01 conf.d]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 

Keepalived配置

MASTER和BACKUP節點使用priority設置來比對優先級誰的高

在lb01設置MASTER，lb02設置BACKUP，記得改優先級和標識

[root@lb01 opt]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

# 全局配置
global_defs {
   # 當前keepalived的唯一標識
   router_id lb01
}

# 配置VRRP協議
vrrp_instance VI_1 {
    # 狀態，MASTER和BACKUP
    state MASTER
    # 綁定網卡
    interface eth0
    # 虛擬路由標示，可以理解為分組
    virtual_router_id 50
    # 優先級
    priority 100
    # 監測心跳間隔時間
    advert_int 1
    # 配置認證
    authentication {
        # 認證類型
        auth_type PASS
        # 認證的密碼
        auth_pass 1111
    }
    # 設置VIP
    virtual_ipaddress {
        # 虛擬的VIP地址，一定要設置成屬於綁定網卡內的ip
        192.168.15.3
    }
    # 調用檢查
    track_script {
        check_nginx
    }
}

# 啟動
[root@lb01 ~]# systemctl enable --now keepalived

# 根據優先級查看ip
[root@lb01 conf.d]# ip a | grep '192.168.15.3'
    inet 192.168.15.3/32 scope global eth0
[root@lb02 ~]# ip a | grep '192.168.15.3'
# 因為lb01中設置的是 MASTER優先級100高，所以ip192.168.15.3在lb01中可以查看

保證nginx配置一樣

# 傳文件到lb02
[root@lb01 ~]# scp nginx-1.20.2.tar.gz root@192.168.15.6:/root/
[root@lb02 ~]# tar -xf nginx-1.20.2.tar.gz 
# 編譯安裝
# 安裝依賴
[root@lb02 nginx-1.20.2]# yum install openssl openssl-devel zlib zlib-devel -y
[root@lb02 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_gzip_static_module --with-stream --with-http_ssl_module --with-http_sub_module
[root@lb02 nginx-1.20.2]# make && make install
[root@lb02 nginx]# mv conf/* /etc/nginx/
[root@lb02 sbin]# mv nginx /usr/sbin/
[root@lb01 /]# scp /usr/lib/systemd/system/nginx.service root@192.168.15.6:/usr/lib/systemd/system/
[root@lb02 sbin]# systemctl daemon-reload
[root@lb02 nginx]# systemctl start nginx
[root@lb02 nginx]# systemctl status nginx |grep 'Active:*'
   Active: active (running) since Mon 2022-01-10 16:22:15 CST; 1min 0s ago

解決keepalived的腦裂問題

兩台高可用服務器在指定時間內，無法互相檢查到對方的“心跳”而各自啟動故障轉移功能。

1、如果Nginx宕機怎么辦？
想辦法告訴keepalived，Nginx的情況,只有keepalived服務在nginx宕機的情況下自動停掉，就不會出現VIP競爭資源的問題了

2、局域網之內，keepalived無法相互廣播，怎么辦？
判斷VIP是否可以ping的通


$?  : 上一條命令執行的結果，0代表成功，其他代表失敗

編寫腳本解決腦裂問題

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/checkNG.sh 
#!/bin/bash

# 解決Nginx無法正常啟動
ps -ef | grep -q [n]ginx 

if [ $? -ne 0 ];then
	# 代表Nginx未正常啟動
	systemctl start nginx &>/dev/null
	sleep 2
	ps -ef | grep -q [n]ginx
	if [ $? -ne 0 ];then
		systemctl stop keepalived 
	fi
fi

# 在配置文件中加入,全局配置下就可以
# 檢測腳本
vrrp_script check_nginx {
	# 指定腳本路徑
    script "/etc/keepalived/checkNG.sh"
    # 執行間隔
    interval 5
}
# 在配置文件最下面加入
    # 調用檢查
    track_script {
        check_nginx
    }

&  :  正確的標准輸出和錯誤的標准輸出（上一次執行命令的輸出）


# lb01實現，將文件同步到另外一台高可用服務器上

keepalived的非搶占式

解決ip切換時的卡頓問題

實現非搶占式。
1、狀態全部都有設置成backup
2、增加 nopreempt 

vim /etc/keepalived/keepalived.conf 

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb02
}

# 檢測腳本
vrrp_script check_nginx {
    # 指定腳本路徑
    script "/etc/keepalived/checkNG.sh"
    # 執行間隔
    interval 5
}

# 配置VRRP協議
vrrp_instance VI_1 {
    #狀態，MASTER和BACKUP
    state BACKUP
    # 開啟非搶占式
    nopreempt
    #綁定網卡
    interface eth0
    #虛擬路由標示，可以理解為分組
    virtual_router_id 50
    #優先級
    priority 90
    #監測心跳間隔時間
    advert_int 1
    #配置認證
    authentication {
        #認證類型
        auth_type PASS
        #認證的密碼
        auth_pass 1111
    }
    #設置VIP
    virtual_ipaddress {
        #虛擬的VIP地址
        192.168.15.3
    }
    # 調用檢查
    track_script {
        check_nginx
    }
}

四層負載均衡

• 在非HTTP協議的情況下，采用的四層負載均衡的方式負載服務；

• 四層負載均衡中不支持域名(server_name)；

• 必須有Nginx的 --with-stream模塊

1、假設有三台MySQL數據庫，請問怎樣負載均衡？
vim /etc/nginx/nginx.conf
stream{
	include /etc/nginx/stream/*.conf;
}
[root@lb01 nginx]# mkdir stream
[root@lb01 stream]# vim mysql.conf 
server {
    listen 3306;
    proxy_pass 172.16.1.61:3306;
}
[root@db01 ~]# mysql -h172.16.1.5 -uroot -p123456
Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MariaDB connection id is 3
Server version: 5.5.68-MariaDB MariaDB Server

Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

MariaDB [(none)]> 

案例：使用四層負載均衡實現SSH的代理，端口為1122
# 修改主配置文件
vim /etc/nginx/nginx.conf
stream{
	include /etc/nginx/stream/*.conf
}

[root@lb01 stream]# vim ssh.conf 
server {
    listen 1122;
    proxy_pass 172.16.1.5:22;
}

【如寫錯請指正，感謝】