Keepalived 高可用

韩笑ky36發表於2024-06-24

一、Keepalived

1.Keepalived是什麼

Keepalived 是一個用於 Linux 系統的開源軟體，主要用於實現負載均衡和高可用性服務。它通常用於網路服務的故障轉移和故障恢復，特別是在基於 IP 的負載均衡器和虛擬 IP 地址上。以下是 Keepalived 的一些關鍵特性和功能：

  1. 虛擬 IP (VIP) 支援： Keepalived 允許多個伺服器共享一個虛擬 IP 地址 (VIP)，這樣客戶端請求可以被分發到這些伺服器上。這種配置通常用於負載均衡。

  2. 健康檢查： Keepalived 可以定期檢查伺服器池中各個伺服器的健康狀態。如果某個伺服器出現故障或不可用，Keepalived 可以將請求重新路由到其他健康的伺服器上，以確保服務的連續性和可用性。

  3. VRRP 協議支援： Keepalived 實現了虛擬路由冗餘協議 (VRRP)，它允許多個伺服器共享同一個虛擬 IP 地址。在 VRRP 中，其中一個伺服器被選為主伺服器 (Master)，負責處理流量；其他伺服器則處於備份狀態 (Backup)，等待主伺服器不可用時接管虛擬 IP。

  4. 配置靈活性： Keepalived 的配置相對簡單，並且具有一定的靈活性，可以根據具體需求進行調整和定製。管理員可以配置健康檢查的方式、檢查間隔、故障轉移時的優先順序等引數。

  5. 日誌和通知： Keepalived 提供了詳細的日誌記錄和通知功能，管理員可以透過日誌瞭解系統狀態和事件，及時採取必要的措施。

2.Keepalived體系主要模組及其作用

Keepalived的主要模組作用
core模組 為Keepalived的核心，負責主程序的啟動、維護及全域性配置檔案的載入和解析
vrrp模組 是來實現VRRP協議的
check模組 負責健康檢查，常見的方式有埠檢查及URL檢查

3.Keepalived工作原理

兩臺主備機器透過keepalived，虛擬一個IP，也就是VIP(Virtual IP)。

VIP開始為主機器所有，備份機為空閒狀態，同時在兩臺keepalived之間通訊相當於有一條心跳線，透過心跳線互相通訊，只要主機器監控（透過指令碼）到ngin服務停止，則主機器自己停止keepalived，將VIP交給備份機器處理web請求，直至主機器再次恢復正常，將VIP返還給主機器。

4.keepalived如何實現故障切換？

在一個LVS服務叢集中通常有主伺服器（MASTER）和備份伺服器（BACKUP）兩種角色的伺服器，但是對外表現為一個虛擬IP（VIP）。

主伺服器會傳送VRRP通告資訊給備份伺服器，當備份伺服器收不到VRRP訊息的時候，即主伺服器異常的

時候，備份伺服器就會接管虛擬IP，繼續提供服務，從而保證了高可用性。

5.搶佔模式和非搶佔模式的區別？

搶佔模式即MASTER從故障中恢復後，會將VIP從BACKUP節點中搶佔過來。

非搶佔模式即MASTER恢復後不搶佔BACKUP升級為MASTER後的VIP。

非搶佔式倆節點state必須為bakcup，且必須配置nopreempt。

注意：這樣配置後，我們要注意啟動服務的順序，優先啟動的獲取master許可權，與優先順序沒有關係了。

6.Keepalived透過什麼判斷哪臺主機為主伺服器,透過什麼方式配置浮動IP？

Keepalived首先做初始化先檢查state狀態，master為主伺服器，backup為備伺服器。

然後再對比所有伺服器的priority，誰的優先順序高誰是最終的主伺服器。

優先順序高的伺服器會透過ip命令為自己的電腦配置一個提前定義好的浮動IP地址。

二、LVS高可用

名稱IP地址
LVS-Master 192.168.100.254
LVS-Backup 192.168.100.140
Web-A 192.168.100.146
Web-B 192.168.100.150
VIP 192.168.100.188

1.Keepalived構建高可用叢集

前置準備

#關閉防火牆
systemctl disable firewalld.service --now
setenforce 0

#安裝keepalived
yum -y install ipvsadm keepalived

#載入ip_vs核心模組
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

修改配置檔案，主伺服器

cd /etc/keepalived/
#備份配置檔案
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

#編輯配置檔案
vim keepalived.conf
......
global_defs {                        #定義全域性引數
--10行--修改，郵件服務指向本地
    smtp_server 127.0.0.1
--12行--修改，指定伺服器（路由器）的名稱，主備伺服器名稱須不同，主為LVS_01，備為LVS_02
    router_id LVS_01
--14行--註釋掉，取消嚴格遵守VRRP協議功能，否則VIP無法被連線
    #vrrp_strict
}

vrrp_instance VI_1 {                #定義VRRP熱備例項引數
--20行--修改，指定熱備狀態，主為MASTER，備為BACKUP
    state MASTER
--21行--修改，指定承載vip地址的物理介面
    interface ens33
--22行--修改，指定虛擬路由器的ID號，每個熱備組保持一致    
    virtual_router_id 10
    #nopreempt        #如果設定非搶佔模式，兩個節點state必須為BACKUP，並加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定優先順序，數值越大優先順序越高，這裡設定主為100，備為90
    priority 100
    advert_int 1                    #通告間隔秒數(心跳頻率)
    authentication {                #定義認證資訊,每個熱備組保持一致
        auth_type PASS                #認證型別
--27行--修改，指定驗證密碼，主備伺服器保持一致
        auth_pass 123
    }
    virtual_ipaddress {                #指定群集vip地址
        192.168.100.188
    }
}
--36行--修改，指定虛擬伺服器地址(VIP)、埠，定義虛擬伺服器和Web伺服器池引數
virtual_server 192.168.100.188 80 {
    delay_loop 6                    #健康檢查的間隔時間(秒)
    lb_algo rr                        #指定排程演算法，輪詢(rr)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0            #連線保持時間(秒)
    protocol TCP                    #應用服務採用的是 TCP協議
--43行--修改，指定第一個Web節點的地址、埠
    real_server 192.168.100.146 80 {
        weight 1                    #節點的權重
--45行--刪除，新增以下健康檢查方式        
        TCP_CHECK {
            connect_port 80            #新增檢查的目標埠
            connect_timeout 3        #新增連線超時(秒)
            nb_get_retry 3            #新增重試次數
            delay_before_retry 3    #新增重試間隔
        }
    }

    real_server 192.168.100.150 80 {        #新增第二個 Web節點的地址、埠
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
##刪除後面多餘的配置##
}

systemctl start keepalived
ip a                        #檢視虛擬網路卡vip

2.LVS – DR模式構建負載均衡叢集

啟動 ipvsadm 服務
#主DR 192.168.100.254
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln
#如沒有VIP 的分發策略，則重啟 keepalived 服務，systemctl restart keepalived

#備DR 192.168.100.140
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln

3.配置節點伺服器，準備測試頁面

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install httpd
systemctl start httpd

#建立測試頁
--192.168.100.146---
echo 'this is web1' > /var/www/html/index.html

--192.168.100.150---
echo 'this is web2' > /var/www/html/index.html
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.80.188
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.80.188 dev lo:0 #將VIP和lo:0繫結

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

sysctl -p

4.效果測試（負載均衡）

瀏覽器訪問VIP地址
192.168.100.188

5.關閉主伺服器的keepalived服務，測試高可用

systemctl stop keepalived

然後瀏覽器訪問VIP地址
192.168.2.188

192.168.100.188地址由主伺服器轉到從伺服器：

三、Nginx高可用

1.編寫nginx服務監控指令碼

vim /etc/keepalived/check_nginx.sh

#!/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

#檢查當前系統中是否有正在執行的nginx程序。
#如果沒有正在執行的nginx程序，嘗試啟動nginx服務，並等待2秒後再次檢查nginx程序。
#如果仍然沒有nginx程序，則停止keepalived服務。

2.主備Keepalived配置

主伺服器

global_defs {               
   router_id Nginx_01
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -5
    fall 3
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
       192.168.2.188
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}

備伺服器

global_defs {               
   router_id Nginx_02
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -5
    fall 3
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
      192.168.2.188
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}

3.Nginx負載均衡配置

#主備nginx都要配置四層反向代理
#以主為例
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
stream{

upstream iserver {
    server 192.168.100.146:80;
    server 192.168.100.150:80;
}

server {
        listen       80;
        proxy_pass   iserver;
        }     
   }

4.負載均衡測試

客戶端訪問VIP地址
curl 192.168.100.188
執行多次，觀察結果

5.高可用測試

關閉主伺服器的nginx服務
systemctl stop nginx

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