keepalived + nginx实现高可用

时间  2019-12-02
标签 keepalived nginx 实现 可用 栏目 负载均衡 繁體版
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1. Keepalived介绍

Keepalived是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案，能够利用其来避免IP单点故障，相似的工具还有heartbeat、corosync、pacemaker。可是它通常不会单独出现，而是与其它负载均衡技术（如lvs、haproxy、nginx）一块儿工做来达到集群的高可用。html

1.1 VRRP协议

VRRP全称 Virtual Router Redundancy Protocol，即 虚拟路由冗余协议。能够认为它是实现路由器高可用的容错协议，即将N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同样，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余机器的默认路由），占有这个IP的master实际负责ARP相应和转发IP数据包，组中的其它路由器做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，这时就须要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master，保证路由器的高可用。前端

在VRRP协议实现里，虚拟路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 做为虚拟MAC地址，XX就是惟一的 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经过多播IP地址 224.0.0.18 来定时发送通告消息。每一个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。经过下降master的优先权可让处于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。node

nginx-keepalived-vrrp.jpg

与heartbeat/corosync等比较

直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm ：linux

Heartbeat、Corosync、Keepalived这三个集群组件咱们到底选哪一个好，首先我想说明的是，Heartbeat、Corosync是属于同一类型，Keepalived与Heartbeat、Corosync，根本不是同一类型的。Keepalived使用的vrrp协议方式，虚拟路由冗余协议 (Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)；Heartbeat或Corosync是基于主机或网络服务的高可用方式；简单的说就是，Keepalived的目的是模拟路由器的高可用，Heartbeat或Corosync的目的是实现Service的高可用。nginx

因此通常Keepalived是实现前端高可用，经常使用的前端高可用的组合有，就是咱们常见的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是实现服务的高可用，常见的组合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 实现Web服务器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 实现MySQL服务器的高可用。总结一下，Keepalived中实现轻量级的高可用，通常用于前端高可用，且不须要共享存储，通常经常使用于两个节点的高可用。而Heartbeat(或Corosync)通常用于服务的高可用，且须要共享存储，通常用于多节点的高可用。这个问题咱们说明白了。web

又有博友会问了，那heartbaet与corosync咱们又应该选择哪一个好啊，我想说咱们通常用corosync，由于corosync的运行机制更优于heartbeat，就连从heartbeat分离出来的pacemaker都说在之后的开发当中更倾向于corosync，因此如今corosync+pacemaker是最佳组合。shell

1.2 Keepalived + nginx

keepalived能够认为是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，包括常见的各类检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。本文基于以下的拓扑图：浏览器

 
  
                   +-------------+
                   |    uplink   |
                   +-------------+
                          |
                          +
    MASTER            keep|alived         BACKUP
172.29.88.224      172.29.88.222      172.29.88.225
+-------------+    +-------------+    +-------------+
|   nginx01   |----|  virtualIP  |----|   nginx02   |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
                          |
       +------------------+------------------+
       |                  |                  |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
|    web01    |    |    web02    |    |    web03    |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
   

 2. keepalived实现nginx高可用

2.1安装文件准备

序号bash

名称服务器

说明

1

e2fsprogs-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm

 

2

e2fsprogs-libs-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm

 

3

kernel-headers-2.6.32-642.13.1.el6.x86_64.rpm

 

4

keyutils-libs-1.4-5.el6.x86_64.rpm

 

5

keyutils-libs-devel-1.4-5.el6.x86_64.rpm

 

6

krb5-devel-1.10.3-57.el6.x86_64.rpm

 

7

krb5-libs-1.10.3-57.el6.x86_64.rpm

 

8

libcom_err-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm

 

9

libcom_err-devel-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm

 

10

libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm

 

11

libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm

 

12

libnl-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm

 

13

libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm

 

14

libselinux-2.0.94-7.el6.x86_64.rpm

 

15

libselinux-devel-2.0.94-7.el6.x86_64.rpm

 

16

libselinux-utils-2.0.94-7.el6.x86_64.rpm

 

17

libsepol-devel-2.0.41-4.el6.x86_64.rpm

 

18

libss-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm

 

19

openssl-1.0.1e-48.el6_8.1.x86_64.rpm

 

20

openssl-devel-1.0.1e-48.el6_8.1.x86_64.rpm

 

21

popt-devel-1.13-7.el6.x86_64.rpm

 

22

zlib-devel-1.2.3-29.el6.x86_64.rpm

 

23

kernel-devel-2.6.32-642.13.1.el6.x86_64.rpm

 

24

kernel-headers-2.6.32-642.13.1.el6.x86_64.rpm

 

25

libnl3-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm

 

26

libnl3-cli-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm

 

27

libnl3-devel-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm

 

28

libnl3-doc-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm

 

29

pkgconfig-0.23-9.1.el6.x86_64.rpm

 

30

ipvsadm-1.29.tar.gz

 

31

keepalived-1.2.24.tar.gz

 

2.2安装rpm文件

一、将全部rpm文件放置到赞成目录下，例如：/home/admin/setup/keepalived

二、rpm -ivh popt-devel-1.13-7.el6.x86_64.rpm

三、rpm -ivh libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm

四、rpm -ivh openssl-devel-1.0.1e-48.el6_8.1.x86_64.rpm

若是安装中遇到问题，参考以下解决方案:

一、在安装rpm文件时，若是提示缺乏依赖，请在rpm列表中寻找依赖包，并使用rpm -ivh *.rpm *.rpm *.rpm来同时安装要安装的rpm包和依赖包；

二、在安装rpm文件时，若是提示当前系统中已存在版本低于待安装包的rpm包，请使用rpm --upgrade *.rpm或rpm -U *.rpm来更新rpm包；

三、在安装rpm文件时，若是提示当前系统中已存在版本高于待安装包的rpm包，请使用rpm -e *.rpm命令卸载高版本rpm包后，而后安装待安装的低版本rpm包；若是提示存在依赖关系没法卸载高版本rpm包，请使用rpm -e --nodeps *.rpm强制卸载。

2.3安装ipvsadm

做为Keepalive依赖。

一、tar -zxvf ipvsadm-1.29.tar.gz

二、cd ipvsadm-1.29

三、make

四、make install

五、验证

       Ipvsadm

#检查当前加载的内核模块，看是否存在 ip_vs 模块。

       lsmod|grep ip_vs 

注 一、只有执行 ipvsadm 之后，才会在内核加载 ip_vs 模块。

注 二、不能以查进程的方式判断 ipvs 是否运行。

2.4安装keepalived

一、rpm -ivh libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm

二、tar -zxvf keepalived-1.2.24.tar.gz

三、cd keepalived-1.2.24

四、./configure --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-642.13.1.el6.x86_64

五、make

六、make install

七、cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/

八、cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/

九、mkdir /etc/keepalived

十、cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/

把keepalived.conf复制到/etc/keepalived/文件夹下，之后只操做/etc/keepalived/下的配置文件，而不是安装路径下的

十一、cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/

十二、chkconfig keepalived on

1三、chmod 755 /etc/init.d/keepalived

2.4keepalived命令

启动：service keepalived start

中止：service keepalived stop

重启：service keepalived restart

查看日志：tail -f /var/log/messages  （默认的日志放在系统日志：/var/log/messages下）

2.5配置keepalived

1. keepalived.conf配置

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id LVS_AUDAQUE
   vrrp_mcast_group4 224.0.0.21
   vrrp_skip_check_adv_addr 
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/nginx-exists.sh"
    interval 2
    weight -2
}

vrrp_instance instance_23 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 61
    mcast_src_ip 172.16.88.224
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 111111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.29.88.222
    }
    track_script {  
        chk_nginx  
    }
}

在其它备机BACKUP上，只须要改变 state MASTER -> state BACKUP，priority 101 -> priority 100，mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225便可。

2. 准备nginx测试脚本

#!/bin/bash
if [ "$(ps -ef | grep "nginx: master process"| grep -v grep )" == "" ]
then
     /home/NGINX/nginx/sbin/nginx
     sleep 5
     if [ "$(ps -ef | grep "nginx: master process"| grep -v grep )" == "" ]
     then
         killall keepalived
     fi
fi　　

你也能够根据本身的业务需求，总结出在什么情形下关闭keepalived，好比：检测ngnix的运行状态，并在nginx进程不存在时尝试从新启动ngnix，若是启动失败则中止keepalived，准备让其它机器接管。

#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
    /usr/local/bin/nginx
    sleep 2
    counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
    if [ "${counter}" = "0" ]; then
        /etc/init.d/keepalived stop
    fi
fi

或者，curl 主页连续2个5s没有响应则切换：

#!/bin/bash
# curl -IL http://localhost/member/login.htm
# curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htm

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
fi

若是，nginx已经断开，可是keepalived没有重启，多是nginx健康脚本的权限问题，使用以下命令：

查看文件权限的语句：
ls -l xxx.xxx （xxx.xxx是文件名）
那么就会出现相相似的信息，主要都是这些： 
-rw-rw-r--

一共有10位数
其中： 最前面那个 - 表明的是类型
     中间那三个 rw-    表明的是全部者（user）
     而后那三个 rw-    表明的是组群（group）
     最后那三个 r--    表明的是其余人（other）

而后我再解释一下后面那9位数：
   r 表示文件能够被读（read）
   w 表示文件能够被写（write）
   x 表示文件能够被执行（若是它是程序的话）
   - 表示相应的权限尚未被授予

文件权限的修改：
chmod o+w xxx.xxx
表示给其余人授予写xxx.xxx这个文件的权限

chmod go-rw xxx.xxx
表示删除xxx.xxx中组群和其余人的读和写的权限

其中：
  u 表明全部者（user）
  g 表明全部者所在的组群（group）
  o 表明其余人，但不是u和g （other）
  a 表明所有的人，也就是包括u，g和o

  r 表示文件能够被读（read）
  w 表示文件能够被写（write）
  x 表示文件能够被执行（若是它是程序的话）

其中：rwx也能够用数字来代替
   r ------------4
   w -----------2
   x ------------1
   - ------------0

行动：
  + 表示添加权限
  - 表示删除权限
  = 表示使之成为惟一的权限

当你们都明白了上面的东西以后，那么咱们常见的如下的一些权限就很容易都明白了：

-rw-------    (600) 只有全部者才有读和写的权限
-rw-r--r--    (644) 只有全部者才有读和写的权限，组群和其余人只有读的权限
-rwx------    (700) 只有全部者才有读，写，执行的权限
-rwxr-xr-x    (755) 只有全部者才有读，写，执行的权限，组群和其余人只有读和执行的权限
-rwx--x--x    (711) 只有全部者才有读，写，执行的权限，组群和其余人只有执行的权限
-rw-rw-rw-    (666) 每一个人都有读写的权限
-rwxrwxrwx    (777) 每一个人都有读写和执行的权限

 

2.6 配置选项说明

global_defs

  • notification_email ： keepalived在发生诸如切换操做时须要发送email通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是邮件服务器地址。也能够经过其它方式报警，毕竟邮件不是实时通知的。
  • router_id ： 机器标识，一般可设为hostname。故障发生时，邮件通知会用到

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，仍是得要经过竞选经过优先级来肯定。若是这里设置为MASTER，但如若他的优先级不及另一台，那么这台在发送通告时，会发送本身的优先级，另一台发现优先级不如本身的高，那么他会就回抢占为MASTER
  • interface ： 实例绑定的网卡，由于在配置虚拟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，这个很是重要，必定要选择稳定的网卡端口来发送，这里至关于heartbeat的心跳端口，若是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，这里很是重要，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报文以通知组内其余路由器本身工做正常
  • authentication ： 定义认证方式和密码，主从必须同样
  • virtual_ipaddress ： 这里设置的就是VIP，也就是虚拟IP地址，他随着state的变化而增长删除，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，这里能够设置多个IP地址
  • track_script ： 引用VRRP脚本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。按期运行它们来改变优先级，并最终引起主备切换。

vrrp_script
告诉 keepalived 在什么状况下切换，因此尤其重要。能够有多个 vrrp_script

  • script ： 本身写的检测脚本。也能够是一行命令如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 次失败才算肯定是真失败。会用weight减小优先级（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通常有2种写法：

  1. 经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
  2. 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种状况，/etc/keepalived/check_nginx.sh属于第2种状况（脚本中关闭keepalived）。我的更倾向于经过shell脚本判断，但有异常时exit 1，正常退出exit 0，而后keepalived根据动态调整的 vrrp_instance 优先级选举决定是否抢占VIP：

  • 若是脚本执行结果为0，而且weight配置的值大于0，则优先级相应的增长
  • 若是脚本执行结果非0，而且weight配置的值小于0，则优先级相应的减小

其余状况，本来配置的优先级不变，即配置文件中priority对应的值。

提示：

  1. 优先级不会不断的提升或者下降
  2. 能够编写多个检测脚本并为每一个检测脚本设置不一样的weight（在配置中列出就行）
  3. 无论提升优先级仍是下降优先级，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的状况
  4. 在MASTER节点的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt ，当它异常恢复后，即便它 prio 更高也不会抢占，这样能够避免正常状况下作无谓的切换

以上能够作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。

配置结束

在默认的keepalive.conf里面还有 virtual_server,real_server 这样的配置，咱们这用不到，它是为lvs准备的。 notify 能够定义在切换成MASTER或BACKUP时执行的脚本，若有需求请自行google。

2.7 nginx配置

固然nginx没有什么可配置的，由于它与keepalived并无联系。但记住，2台nginx服务器上的配置应该是彻底同样的（rsync同步），这样才能作到对用户透明，nginx.conf 里面的 server_name 尽可能使用域名来代替，而后dns解析这个域名到虚拟IP 172.29.88.222。

3. 测试

根据上面的配置，初始化状态：172.29.88.224 (itoatest1,MASTER,101)，172.29.88.222（itoatest2,BACKUP,100），nginx和keepalived都启动，虚拟IP 172.29.88.222 在 itoatest1 上：

1
 
# 使用ip命令配置的地址，ifconfig查看不了
[root@itoatest1 nginx-1.6]# ip a|grep eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0
    inet 172.29.88.222/32 scope global eth0

 

浏览器访问 172.29.88.222 或域名，OK。

直接关闭 itoatest1 上的nginx：/usr/local/nginx-1.6/sbin/nginx -s stop：

1
 
[root@localhost keepalived]# ip a|grep eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0

 

vip消失，漂移到 itoatest2：

nginx-keepalived-vip.png

同时能够看到两台服务器上 /var/log/messages：

1
 
## itoatest1
Jun  5 16:44:01 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun  5 16:44:06 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun  5 16:44:46 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Script(chk_nginx) failed
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) removing protocol VIPs.
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_healthcheckers[44874]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 removed

## itoatest2
Jun  5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun  5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Jun  5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Jun  5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER election
Jun  5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER election
Jun  5 16:44:49 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_healthcheckers[35554]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 added
Jun  5 16:44:55 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222

 

你也能够经过在两台服务器上抓包来查看 优先级priority 的变化：

1
 
## itoatest1 上
## 直接输出，或后加 -w itoatest-kl.cap存入文件用wireshark查看
# tcpdump -vvv -n -i eth0 dst 224.0.0.18 and src 172.29.88.224

 

nginx-keepalived-prio.png

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