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Keepalived + nginx实现高可用性和负载均衡

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发表于 2015-3-18 10:20:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 My-shiguang 于 2015-3-18 10:21 编辑

前几天使用了Heartbeat作为高可用服务架构的解决方案,今天有试验了一种全新的解决方案,即采用Keepalived来实现这个功能。


Keepalived 是一种高性能的服务器高可用或热备解决方案,Keepalived可以用来防止服务器单点故障(单点故障是指一旦某一点出现故障就会导致整个系统架构的不可用)的发生,通过配合Nginx可以实现web前端服务的高可用。


Keepalived实现的基础是VRRP协议,Keepalived就是巧用VRRP协议来实现高可用性(HA)的.


VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)协议是用于实现路由器冗余的协议,VRRP协议将两台或多台路由器设备虚拟成一个设备,对外提供虚拟路由器ip(一个或多个),而在路由器组内部,如果实际拥有这个对外IP的路由器如果工作正常的话就是MASTER,或者是通过算法选举产生,MASTER实现针对虚拟路由器IP的各种网络功能,如arp请求,ICMP,以及数据的转发等;其他设备不拥有该IP,状态是BACKUP,除了接收MASTER的VRRP状态通告信息外,不执行对外的网络功能。当主机失效时,BACKUP将接管原先MASTER的网络功能。


VRRP协议使用多播数据来传输VRRP数据,VRRP数据使用特殊的虚拟源MAC地址发送数据而不是自身网卡的MAC地址,VRRP运行时只有MASTER路由器定时发送VRRP通告信息,表示MASTER工作正常以及虚拟路由器IP(组),BACKUP只接收VRRP数据,不发送数据,如果一定时间内没有接收到MASTER的通告信息,各BACKUP将宣告自己成为MASTER,发送通告信息,重新进行MASTER选举状态。


1. 安装Keeplived依赖


安装keepalived之前,也要安装一些依赖库


安装 openssl


yum install openssl*
安装popt


yum install popt*
安装ipvsadm


yum isntall ipvsadm
安装libnl-dev


yum install libnl-dev*
2. 安装Keepalived


keepalived安装包地址:


http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.7.tar.gz
下载解压后编译配置


./configure --prefix=/usr/local/keepalived
编译配置需要确保一下几项为yes状态:


Use IPVS Framework : Yes IPVS sync daemon support : Yes IPVS use libnl : Yes Use VRRP Framework : Yes
然后就可以编译安装了:


make && make install
因为没有使用keepalived的默认路径安装(默认是/usr/local),安装完成之后,需要做一些工作


cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/
#复制keepalived启动文件到默认路径,也可以通过设置环境变量的path实现


cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/
#复制服务启动脚本到,以便可以通过service控制keepalived服务


cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
#复制keepalived服务脚本到默认的地址,也通过修改init.d/keepalived文件中的相应配置实现


mkdir -p /etc/etc/keepalived/
cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/
vi /etc/keepalived/keepalived.conf
#复制默认配置文件到默认路径,其实也可以在/etc/init.d/keepalived中设置路径


chkconfig keepalived on
#开机启动服务
3. 配置Keepalived


接下来就是配置了,很简单,直接上配置文件


先是主服务器:


global_defs
{
notification_email    #通知email,根据实际情况配置
{
admin@example.com
}
notification_email_from admin@example.com
smtp_server 127.0.0.1
stmp_connect_timeout 30
router_id node1         #节点名标识,主要用于通知中
}


vrrp_instance VI_NODE {
  state MASTER          #配置为主服务器
  interface eth0        #通讯网卡
  virtual_router_id 100 #路由标识
  priority 200          #优先级,0-254
  advert_int 5          #通知间隔,实际部署时可以设置小一点,减少延时

  authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 123456    #验证密码,用于通讯主机间验证
  }


  virtual_ipaddress {
    192.168.1.206       #虚拟ip,可以定义多个
  }
}
接下是从服务器设置:


global_defs {
  notification_email {
    admin@example.com
  }
  notification_email_from admin@example.com
  smtp_server 127.0.0.1
  stmp_connect_timeout 30
  router_id node2
}


vrrp_instance VI_NODE {
  state BACKUP           #与主服务器对应
  interface eth0         #从服务器的通信网卡
  virtual_router_id 100  #路由标识,和主服务器相同
  priority 100           #优先级,小于主服务器即可
  advert_int 5           #这里是接受通知间隔,与主服务器要设置相同

  authentication {
   auth_type PASS
    auth_pass 123456     #验证密码,与主服务器相同
  }

  virtual_ipaddress {
    192.168.1.206        #虚拟IP,也要和主服务器相同
  }
}
上面的设置是最基础的设置,实现的功能是如果主服务器的Keepalived停止服务(一般情况下服务器宕机),则将虚拟IP切换至从服务器,主服务器恢复后从新切换回主服务器。


但是很多情况下我们面临的处境是nginx挂掉了,而这个时候Keepalived就不能发挥作用,这时候就需要我们来改良下Keepalived了。通过向Keepalived添加一个自定义脚本来监控neginx的运行状态,如果nginx进程结束,则kill Keepalived进程,以此来达到主从服务器的切换功能。


我们在修改上面配置的主服务器的配置文件,在中间添加脚本实现


global_defs {
   notification_email {
     admin@example.com
   }
   notification_email_from admin@example.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id nginx_master
}
vrrp_script chk_http_port {
   script "/usr/local/keepalived/nginx.sh"  #在这里添加脚本链接
   interval 3       #脚本执行间隔
   weight 2         #脚本结果导致的优先级变更
}
vrrp_instance VI_NODE {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 100
    priority 200
    advert_int 5
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    track_script {
        chk_http_port     #添加脚本执行
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.206
    }
}
如果我们使用了LVS+Keepalived集成,那么keepalived可以代替ipvsadm来配置LVS,修改完配置文件我们写我们的上面配置的nginx.sh,当然我们假定Nginx已经安装完成


#!/bin/bash
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then
   killall keepalived
fi
上面的脚本简单的查看nginx进程是否存在,不存在就kill keepalived进程。


接下来我们对上面的哦脚本修改一下,当脚本检测到nginx没有运行的时候会尝试去启动nginx以此,如果失败则停掉keepalived进程


#!/bin/bash
A=`ps -C nginx –no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then
  /usr/local/nginx/sbin/nginx #nginx命令的路径
  sleep 3
  if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
    killall keepalived
  fi
fi
把脚本保存到上面配置的具体路径(我这里是/usr/local/keepalived),然后很重要的一步是修改脚本的执行权限


chmod +x nginx.sh
4. 运行Keepalived


配置完成后就可以运行看下效果了,分别在主从服务器上启动nginx和keepalived


service keepalived start
启动之后通过·ip a·命令查看主服务器的网络信息,可以看到在eth0网卡下生成了192.168.1.206这个虚拟ip,并可通过这个ip访问到nginx


然后我们关闭nginx的进程(如果配置了一次尝试重启那要注意下),然后我们可以通过ps -e查看keepalived进程是否关闭,正常情况下查看网络信息中,可以看到eth0网卡下的虚拟ip已经解除,然后在从服务器的网络信息中可以看到从服务器的eth0网卡绑定了虚拟ip,通过这个ip就访问到了从服务器的nginx去了,这是我们重新启动主服务器的nginx和keepalieved,我们可以发现虚拟ip就绑回到了主服务器。


这样就实现了基本双击主从热备功能了。


这里注意下防火墙的问题,就是这问题困扰了我很久。找了一些资料才将问题解决


因为Keepalived之间是通过组播来通知对方的是否存活,以及发送优先级的,并且通过组播来选举MASTER的,而224.0.0.18就是常用的组播地址,防火墙开启允许这个组播地址通信就可以了:


1.如果用的是默认防火墙,只需要添加:


iptables -I RH-Firewall-1-INPUT -d 224.0.0.18 -j accept
2.如果是自己用脚本设置的防火墙,需要添加如下规则


iptables -A OUTPUT -o eth0 -d 224.0.0.18 -j ACCEPT iptables -A OUTPUT -o eth0 -s 224.0.0.18 -j ACCEPT iptables -A INPUT -i eth0 -d 224.0.0.18 -j ACCEPT iptables -A INPUT -i eth0 -s 224.0.0.18 -j ACCEPT
5. 总结


keepalived通过虚拟路由实现双机热备,相比其他方案具有一定的优越性
因为是固定主从热备,该方案比较适合两个互备服务器性能有差异的情况
Keepalived同样可以实现双主互备,通过设置互为主备,然后通过DNS负载均衡到不同vip就可以实现
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