keepalived实现服务高可用

第1章 keepalived服务说明

1.1 keepalived是什么？

　　Keepalived软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，用来管理并监控LVS集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的VRRP功能。因此，Keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解决方案软件。

　　Keepalived软件主要是通过VRRP协议实现高可用功能的。VRRP是Virtual Router RedundancyProtocol(虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP出现的目的就是为了解决静态路由单点故障问题的，它能够保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行。

　　所以，Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能，同时还具有对LVS下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用功能。

keepalived官网http://www.keepalived.org

1.2 keepalived服务的三个重要功能

　　管理LVS负载均衡软件

　　实现LVS集群节点的健康检查中

　　作为系统网络服务的高可用性（failover）

1.3 Keepalived高可用故障切换转移原理

　　Keepalived高可用服务对之间的故障切换转移，是通过 VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虚拟路由器冗余协议）来实现的。

　　在 Keepalived服务正常工作时，主 Master节点会不断地向备节点发送（多播的方式）心跳消息，用以告诉备Backup节点自己还活看，当主 Master节点发生故障时，就无法发送心跳消息，备节点也就因此无法继续检测到来自主 Master节点的心跳了，于是调用自身的接管程序，接管主Master节点的 IP资源及服务。而当主 Master节点恢复时，备Backup节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务，恢复到原来的备用角色。

　　那么，什么是VRRP呢？

　　VRRP ,全称 Virtual Router Redundancy Protocol ,中文名为虚拟路由冗余协议，VRRP的出现就是为了解决静态踣甶的单点故障问题，VRRP是通过一种竞选机制来将路由的任务交给某台VRRP路由器的。

1.4 keepalived 原理

1.4.1keepalived高可用架构示意图

1.4.2 文字，表述

Keepalived的工作原理：

　　Keepalived高可用对之间是通过VRRP通信的，因此，我们从 VRRP开始了解起：

　　　　1) VRRP,全称 Virtual Router Redundancy Protocol,中文名为虚拟路由冗余协议，VRRP的出现是为了解决静态路由的单点故障。

　　　　2) VRRP是通过一种竟选协议机制来将路由任务交给某台 VRRP路由器的。

　　　　3) VRRP用 IP多播的方式（默认多播地址（224.0_0.18))实现高可用对之间通信。

　　　　4) 工作时主节点发包，备节点接包，当备节点接收不到主节点发的数据包的时候，就启动接管程序接管主节点的开源。备节点可以有多个，通过优先级竞选，但一般 Keepalived系统运维工作中都是一对。

　　　　5) VRRP使用了加密协议加密数据，但Keepalived官方目前还是推荐用明文的方式配置认证类型和密码。

　　介绍完 VRRP,接下来我再介绍一下 Keepalived服务的工作原理：

　　Keepalived高可用对之间是通过 VRRP进行通信的， VRRP是遑过竞选机制来确定主备的，主的优先级高于备，因此，工作时主会优先获得所有的资源，备节点处于等待状态，当主挂了的时候，备节点就会接管主节点的资源，然后顶替主节点对外提供服务。

　　在 Keepalived服务对之间，只有作为主的服务器会一直发送 VRRP广播包,告诉备它还活着，此时备不会枪占主，当主不可用时，即备监听不到主发送的广播包时，就会启动相关服务接管资源，保证业务的连续性.接管速度最快可以小于1秒。

第2章 keepalived软件使用

2.1 软件的部署

2.1.1 第一个里程碑 keepalived软件安装

yum install keepalived -y

/etc/keepalived
/etc/keepalived/keepalived.conf     #keepalived服务主配置文件
/etc/rc.d/init.d/keepalived         #服务启动脚本
/etc/sysconfig/keepalived
/usr/bin/genhash
/usr/libexec/keepalived
/usr/sbin/keepalived

第二个里程碑：进行默认配置测试

2.1.2 配置文件说明

1-13行表示全局配置

 global_defs {    #全局配置
    notification_email {   定义报警邮件地址
      acassen@firewall.loc
      failover@firewall.loc
      sysadmin@firewall.loc
    } 
    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc  #定义发送邮件的地址
    smtp_server 192.168.200.1   #邮箱服务器 
    smtp_connect_timeout 30      #定义超时时间
    router_id LVS_DEVEL        #定义路由标识信息，相同局域网唯一
 }

15-30行虚拟ip配置 brrp

vrrp_instance VI_1 {   #定义实例
    state MASTER         #状态参数 master/backup 只是说明
    interface eth0       #虚IP地址放置的网卡位置
    virtual_router_id 51 #同一家族要一直，同一个集群id一致
    priority 100         # 优先级决定是主还是备    越大越优先
    advert_int 1        #主备通讯时间间隔
    authentication {     # ↓
        auth_type PASS    #↓
        auth_pass 1111    #认证
    }                        #↑ 
    virtual_ipaddress {  #↓
        192.168.200.16    设备之间使用的虚拟ip地址
        192.168.200.17
        192.168.200.18
    }
}

配置管理LVS

　　关于 LVS 详情参考http://www.cnblogs.com/clsn/p/7885990.html

2.3.2 监控什么信息？

　　备上面出现vip情况：

　　1）脑裂情况出现

　　2）正常主备切换也会出现

2.3.3 编写监控脑裂脚本

[root@lb02 scripts]# vim check_keepalived.sh
#!/bin/bash

while true
do
if [ `ip a show eth0 |grep 10.0.0.3|wc -l` -ne 0 ]
then
    echo "keepalived is error!"
else
    echo "keepalived is OK !"
fi
done

编写完脚本后要给脚本赋予执行权限

2.3.4 测试确保两台负载均衡能够正常负载

[root@lb01 ~]# curl -H Host:www.etiantian.org 10.0.0.5
web01 www
[root@lb01 ~]# curl -H Host:www.etiantian.org 10.0.0.6
web01 www
[root@lb01 ~]# curl -H Host:bbs.etiantian.org 10.0.0.6
web02 bbs
 [root@lb01 ~]# curl -H Host:www.etiantian.org 10.0.0.5
web03 www

2.4 排错过程

　　1）利用负载均衡服务器，在服务器上curl所有的节点信息（web服务器配置有问题）

　　2）curl 负载均衡服务器地址，可以实现负载均衡

　　3）windows上绑定虚拟IP，浏览器上进行测试

　　　　keepalived日志文件位置 /var/log/messages

2.5 更改nginx反向代理配置只监听vip地址

修改nginx监听参数 listen 10.0.0.3:80;

修改内核参数，实现监听本地不存在的ip

echo 'net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1' >>/etc/sysctl.conf
sysctl -p

[root@lb02 conf]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_nonlocal_bind

2.6 让keepalived监控nginx

ps -ef |grep nginx |grep -v grep |wc -l

　　编写执行脚本

#!/bin/bash

while true
do
if [ `ps -ef |grep nginx |grep -v grep |wc -l` -lt 2 ]
then
   /etc/init.d/keepalived stop
   exit
fi
done

注意脚本的授权

[root@lb01 scripts]# chmod +x check_www.sh

2.6.1 使用keepalived的监控脚本

　　说明执行的脚本名称尽量不要和服务名称相同或相似

[root@lb01 scripts]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb01
}

vrrp_script check {     #定义脚本
   script "“/server/scripts/check_web.sh"  --- 表示将一个脚本信息赋值给变量check_web
   interval 2    --- 执行监控脚本的间隔时间
   weight 2  ---利用权重值和优先级进行运算，从而降低主服务优先级使之变为备服务器（建议先忽略）
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.3/24 dev eth0 label eth0:1
    }
    track_script {     #调用脚本
       check
    }
}

2.7 多实例的配置

2.7.1 lb01的keepalived配置文件

[root@lb01 scripts]# cat  /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb01
}

vrrp_script check {
   script "/server/scripts/check_www.sh"
   interval 2 
   weight 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.3/24 dev eth0 label eth0:1
    }
    track_script {
       check
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 52
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.4/24 dev eth0 label eth0:2
    }
}

2.7.2 修改lb02的keepalived配置文件

[root@lb02 conf]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
     10.0.0.3 dev eth0 label eth0:1
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 52
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
     10.0.0.4 dev eth0 label eth0:2
    }
}

修改nginx配置文件，让bbs 与www分别监听不同的ip地址

worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;                           
    upstream server_pools {
      server 10.0.0.7:80;
      server 10.0.0.8:80;
      server 10.0.0.9:80;
    }
    server {
        listen 10.0.0.3:80;
        server_name www.etiantian.org;
        location / {
            proxy_pass http://server_pools;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
        }
    } 
    server {
        listen 10.0.0.4:80;
        server_name bbs.etiantian.org;
        location / {
            proxy_pass http://server_pools;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
        }
    } 
}

lb01

[root@lb01 scripts]# netstat -lntup |grep nginx
tcp        0      0 10.0.0.3:80                 0.0.0.0:*                   LISTEN      84907/nginx         
tcp        0      0 10.0.0.4:80                 0.0.0.0:*                   LISTEN      84907/nginx

lb02

[root@lb02 conf]# netstat -lntup |grep nginx
tcp        0      0 10.0.0.3:80                 0.0.0.0:*                   LISTEN      12258/nginx         
tcp        0      0 10.0.0.4:80                 0.0.0.0:*                   LISTEN      12258/nginx

2.8 keepalived双主模式示意图

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运维基本功