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目录
- 概述
- 规划与准备工作
- 安装、部署 Nginx 和 Keepalived
- 高可用方案 – 主主配置
- 高可用方案 – 主从配置
- Keepalived 配置选项说明
1. 概述
1.1 Keepalived 介绍
Keepalived 是一个基于 VRRP 协议来实现的服务高可用方案，可以利用其来避免 IP 单点故障，类似的工具还有 heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不会单独出现，而是与其它负载均衡技术（如 LVS、HAProxy、Nginx）一起工作来达到集群的高可用。
VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol），即虚拟路由冗余协议。可以认为它是实现路由器高可用的容错协议，即将多台提供相同功能的路由器组成一个路由器组(Router Group)，这个组里面有一个 master 和多个 backup，但在外界看来就像一台一样，构成虚拟路由器，拥有一个虚拟 IP（vip，也就是路由器所在局域网内其他机器的默认路由），占有这个 IP 的 master 实际负责 ARP 相应和转发 IP 数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。master 会发组播消息，当 backup 在超时时间内收不到 vrrp 包时就认为 master 宕掉了，这时就需要根据 VRRP 的优先级来选举一个 backup 当 master，保证路由器的高可用。
在 VRRP 协议实现里，虚拟路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作为 虚拟MAC 地址，XX 就是唯一的 VRID（Virtual Router IDentifier），这个地址同一时间只有一个物理路由器占用。在虚拟路由器里面的物理路由器组里面通过多播 IP 地址 224.0.0.18 来定时发送通告消息。每个 Router 都有一个 1-255 之间的优先级别，级别最高的（highest priority）将成为主控（master）路由器。通过降低 master 的优先权可以让处于 backup 状态的路由器抢占（pro-empt）主路由器的状态，两个 backup 优先级相同的 IP 地址较大者为 master，接管虚拟 IP。
一般 Keepalived 用于实现前端高可用，常用的前端高可用的组合有，就是我们常见的 LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。
1.2 Nginx + Keepalived
keepalived 可以认为是 VRRP 协议在 Linux 上的实现，主要有三个模块，分别是 core、check 和 vrrp。core 模块为 keepalived 的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check 负责健康检查，包括常见的各种检查方式。vrrp 模块是来实现 VRRP 协议的。本文基于如下的拓扑图：
2. 规划与准备工作
-
关闭 SELinux
为了保证 Nginx 和 Keepalived 之间的正常数据通信，需要关闭 Linux 的 SELinux。
[root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/selinux # This file controls the state of SELinux on the system. # SELINUX= can take one of these three values: # enforcing - SELinux security policy is enforced. # permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing. # disabled - SELinux is fully disabled. SELINUX=disabled # SELINUXTYPE= type of policy in use. Possible values are: # targeted - Only targeted network daemons are protected. # strict - Full SELinux protection. SELINUXTYPE=targeted -
配置 iptables
配置 iptables，允许相应的端口通信。
[root@Docker-OA-98 ~]# vi /etc/sysconfig/iptables *filter :INPUT ACCEPT [0:0] :FORWARD ACCEPT [0:0] :OUTPUT ACCEPT [0:0] -A INPUT -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT -A INPUT -p icmp -j ACCEPT -A INPUT -i lo -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 22 -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 80 -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 89 -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 9080 -j ACCEPT # 允许 VRRP（虚拟路由冗余协议）通信 -A INPUT -p vrrp -j ACCEPT # 允许 Keepalived 虚拟路由组播地址通信 -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 -
环境规划
| 序号 | 服务器名称 | 主机名 | IP 地址 | 操作系统 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VIP1(Keepalived) | 无 | 192.168.1.100 | – | 虚拟节点 |
| 2 | VIP2(Keepalived) | 无 | 192.168.1.101 | – | 主主模式 |
| 3 | Nginx 01 | Nginx-A-98 | 192.168.1.98 | CentOS LInux 7.3 | |
| 4 | Nginx 02 | Nginx-B-99 | 192.168.1.99 | CentOS LInux 7.3 | |
| 5 | Tomcat 01 | Tomcat-Web-91 | 192.168.202.91 | CentOS LInux 7.3 | |
| 6 | Tomcat 02 | Tomcat-Web-92 | 192.168.202.92 | CentOS LInux 7.3 | |
| 7 | Tomcat 03 | Tomcat-Web-93 | 192.168.202.93 | CentOS LInux 7.3 |
3. 安装、部署 Nginx 与 Keepalived
3.1 安装 Nginx 与 Keepalived
分别在服务器 Nginx 01 和 Nginx 02 安装 Nginx 和 Keepalived。
# 安装 Nginx
[root@Docker-OA-98 ~]# yum -y install nginx
# 安装 Keepalived
[root@Docker-OA-98 ~]# yum -y install keepalived3.2 配置 Nginx 负载均衡
分别在服务器 Nginx 01 和 Nginx02 上配置 Nginx 的应用负载均衡。
[root@Docker-OA-98 ~]# vi /etc/nginx/nginx.conf
upstream application01 {
ip_hash;
server 192.168.202.91:8080;
server 192.168.202.92:8080;
server 192.168.202.93:8080;
}
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name service.test01.com;
#root /usr/share/nginx/html;
location / {
proxy_pass http://application01/;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
access_log /var/log/nginx/access.ecology.log main;
client_max_body_size 100m;
client_body_buffer_size 1024k;
proxy_connect_timeout 5000;
proxy_read_timeout 5000;
proxy_send_timeout 6000;
proxy_buffer_size 1024k;
proxy_buffers 4 512k;
proxy_busy_buffers_size 1024k;
proxy_temp_file_write_size 1024k;
}
}4. 高可用方案 — 主主模式
- Nginx 01 服务器 Keepalived 脚本配置
[root@Nginx-A-98 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_nginx {
script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" # 检测 nginx 状态的脚本路径
interval 2 # 检测时间间隔 2s
weight -20 # 如果脚本的条件成立，权重 -20
}
vrrp_instance VI_1 { # VRRP 实例名；多实例的情况下，名称必须不一致
state MASTER # 服务状态；MASTER（工作状态）BACKUP（备用状态）interface eth0 # VIP 绑定网卡
virtual_router_id 51 # 虚拟路由 ID，主、备节点必须一致；多实例的情况下，ID 必须不一致
mcast_src_ip 192.168.1.98 # 本机 IP
nopreempt # 优先级高的设置，解决异常回复后再次抢占的问题
priority 100 # 优先级；取值范围：0~254；MASTER > BACKUP
advert_int 1 # 组播信息发送间隔，主、备节点必须一致，默认 1s
authentication { # 验证信息；主、备节点必须一致
auth_type PASS # VRRP 验证类型，PASS、AH 两种
auth_pass 1111 # VRRP 验证密码，在同一个 vrrp_instance 下，主、从必须使用相同的密码才能正常通信
}
track_script { # 将 track_script 块加入 instance 配置块
chk_nginx # 执行 Nginx 监控的服务
}
virtual_ipaddress { # 虚拟 IP 池，主、备节点必须一致，可以定义多个 VIP
192.168.1.100 # 虚拟 IP
}
}
vrrp_instance VI_2 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 52
mcast_src_ip 192.168.1.98
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
track_script {chk_nginx}
virtual_ipaddress {192.168.1.101}
}- Nginx 02 服务器 Keepalived 配置
[root@Nginx-B-99 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_nginx {
script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
interval 2
weight -20
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 51
mcast_src_ip 192.168.1.99
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
track_script {chk_nginx}
virtual_ipaddress {192.168.1.100}
}
vrrp_instance VI_2 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 52
mcast_src_ip 192.168.1.99
nopreempt
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
track_script {chk_nginx}
virtual_ipaddress {192.168.1.101}
}- Nginx 状态监测脚本
分别在服务器 Nginx 01 和 Nginx 02 上添加 Nginx 状态监测脚本。
[root@Nginx-A-98 keepalived]# vim /etc/keepalived/nginx_check.sh
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx –no-header |wc -l`
if [$A -eq 0];then
/usr/local/nginx/sbin/nginx
sleep 2
if [`ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0];then
killall keepalived
fi
fi我们也可以根据自己的业务需求，总结出在什么情形下关闭 keepalived，如 curl 主页连续 2 个 5s 没有响应则切换：
#!/bin/bash
count = 0
for ((k=0; k<2; k++))
do
check_code=$(curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost/login.html -o /dev/null )
if ["$check_code" != "200"]; then
count = count +1
continue
else
count = 0
break
fi
done
if ["$count" != "0"]; then
# /etc/init.d/keepalived stop
exit 1
else
exit 0
fi5. 高可用方案 — 主从模式
- Nginx 01 服务器 Keepalived 脚本配置
[root@Nginx-A-98 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_nginx {
script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" # 检测 nginx 状态的脚本路径
interval 2 # 检测时间间隔 2s
weight -20 # 如果脚本的条件成立，权重 -20
}
vrrp_instance VI_1 { # VRRP 实例名；多实例的情况下，名称必须不一致
state MASTER # 服务状态；MASTER（工作状态）BACKUP（备用状态）interface eth0 # VIP 绑定网卡
virtual_router_id 51 # 虚拟路由 ID，主、备节点必须一致；多实例的情况下，ID 必须不一致
mcast_src_ip 192.168.1.98 # 本机 IP
nopreempt # 优先级高的设置，解决异常回复后再次抢占的问题
priority 100 # 优先级；取值范围：0~254；MASTER > BACKUP
advert_int 1 # 组播信息发送间隔，主、备节点必须一致，默认 1s
authentication { # 验证信息；主、备节点必须一致
auth_type PASS # VRRP 验证类型，PASS、AH 两种
auth_pass 1111 # VRRP 验证密码，在同一个 vrrp_instance 下，主、从必须使用相同的密码才能正常通信
}
track_script { # 将 track_script 块加入 instance 配置块
chk_nginx # 执行 Nginx 监控的服务
}
virtual_ipaddress { # 虚拟 IP 池，主、备节点必须一致，可以定义多个 VIP
192.168.1.100 # 虚拟 IP
}
}- Nginx 02 服务器 Keepalived 配置
[root@Nginx-B-99 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_nginx {
script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
interval 2
weight -20
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 51
mcast_src_ip 192.168.1.99
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
track_script {chk_nginx}
virtual_ipaddress {192.168.1.100}
}- Nginx 状态监测脚本
分别在服务器 Nginx 01 和 Nginx 02 上添加 Nginx 状态监测脚本。
[root@Nginx-A-98 keepalived]# vim /etc/keepalived/nginx_check.sh
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx –no-header |wc -l`
if [$A -eq 0];then
/usr/local/nginx/sbin/nginx
sleep 2
if [`ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0];then
killall keepalived
fi
fi6. Keepalived 配置选项说明
6.1 global_defs
- notification_email：keepalived 在发生诸如切换操作时需要发送 email 通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是邮件服务器地址。也可以通过其它方式报警，毕竟邮件不是实时通知的。
- router_id：机器标识，通常可设为 hostname。故障发生时，邮件通知会用到
6.2 vrrp_instance
- state：指定 instance(Initial)的初始状态，就是说在配置好后，这台服务器的初始状态就是这里指定的，但这里指定的不算，还是得要通过竞选通过优先级来确定。如果这里设置为 MASTER，但如若他的优先级不及另外一台，那么这台在发送通告时，会发送自己的优先级，另外一台发现优先级不如自己的高，那么他会就回抢占为 MASTER
- interface：实例绑定的网卡，因为在配置虚拟 IP 的时候必须是在已有的网卡上添加的
- mcast_src_ip：发送多播数据包时的源 IP 地址，这里注意了，这里实际上就是在那个地址上发送 VRRP 通告，这个非常重要，一定要选择稳定的网卡端口来发送，这里相当于 heartbeat 的心跳端口，如果没有设置那么就用默认的绑定的网卡的 IP，也就是 interface 指定的 IP 地址
- virtual_router_id：这里设置 VRID，这里非常重要，相同的 VRID 为一个组，他将决定多播的 MAC 地址
- priority：设置本节点的优先级，优先级高的为 master
- advert_int：检查间隔，默认为 1 秒。这就是 VRRP 的定时器，MASTER 每隔这样一个时间间隔，就会发送一个 advertisement 报文以通知组内其他路由器自己工作正常
- authentication：定义认证方式和密码，主从必须一样
- virtual_ipaddress：这里设置的就是 VIP，也就是虚拟 IP 地址，他随着 state 的变化而增加删除，当 state 为 master 的时候就添加，当 state 为 backup 的时候删除，这里主要是有优先级来决定的，和 state 设置的值没有多大关系，这里可以设置多个 IP 地址
- track_script：引用 VRRP 脚本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期运行它们来改变优先级，并最终引发主备切换。
6.3 vrrp_script
告诉 keepalived 在什么情况下切换，所以尤为重要。可以存在多个 vrrp_script。
- script：自己写的检测脚本。也可以是一行命令如 killall -0 nginx
- interval 2：每 2s 检测一次
- weight -5：检测失败（脚本返回非 0）则优先级 -5
- fall 2：检测连续 2 次失败才算确定是真失败。会用 weight 减少优先级（1-255 之间）
- rise 1：检测 1 次成功就算成功。但不修改优先级
这里要提示一下 script 一般有 2 种写法：
- 通过脚本执行的返回结果，改变优先级，keepalived 继续发送通告消息，backup 比较优先级再决定
- 脚本里面检测到异常，直接关闭 keepalived 进程，backup 机器接收不到 advertisement 会抢占 IP
上文 vrrp_script 配置部分，killall -0 nginx属于第 1 种情况，/etc/keepalived/check_nginx.sh属于第 2 种情况（脚本中关闭 keepalived）。个人更倾向于通过 shell 脚本判断，但有异常时 exit 1，正常退出 exit 0，然后 keepalived 根据动态调整的 vrrp_instance 优先级选举决定是否抢占 VIP：
- 如果脚本执行结果为 0，并且 weight 配置的值大于 0，则优先级相应的增加
- 如果脚本执行结果非 0，并且 weight 配置的值小于 0，则优先级相应的减少
其他情况，原本配置的优先级不变，即配置文件中 priority 对应的值。
提示：
- 优先级不会不断的提高或者降低
- 可以编写多个检测脚本并为每个检测脚本设置不同的 weight（在配置中列出就行）
- 不管提高优先级还是降低优先级，最终优先级的范围是在[1,254]，不会出现优先级小于等于 0 或者优先级大于等于 255 的情况
- 在 MASTER 节点的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt，当它异常恢复后，即使它 prio 更高也不会抢占，这样可以避免正常情况下做无谓的切换
以上可以做到利用脚本检测业务进程的状态，并动态调整优先级从而实现主备切换。
一些关于 Keepalived 相关教程集合：
CentOS 7 下 Keepalived + HAProxy 搭建配置详解 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/141593.htm
Keepalived 高可用集群应用场景与配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/141866.htm
Nginx+Keepalived 实现站点高可用 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/137883.htm
Nginx+Keepalived 实现站点高可用(负载均衡) http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/138221.htm
构建高可用集群 Keepalived+Haproxy 负载均衡 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/138917.htm
Nginx+Keepalived 双机热备（主主模式）http://www.linuxidc.com/Linux/2017-10/148061.htm
CentOS6.5 下 Keepalived 高可用服务单实例配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/138110.htm
Keepalived 安装与配置 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-02/140421.htm
Nginx 之 Keepalived 高可用 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-05/143708.htm
Linux 下 Keepalived 服务安装文档 http://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/141441.htm
本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2017-11/148405.htm
