Keepalived高可用、四层负载均衡

目录

• Keepalived高可用
  • 高可用简介
  • 常用的工具
  • 问题
  • 名称解释
  • VRRP协议
  • 部署keepalived
  • 解决keepalived的脑裂问题
  • keepalived的非抢占式
• 四层负载均衡(非http服务)

Keepalived高可用

• 高可用简介

  一般是指2台机器启动着完全相同的业务系统，当有一台机器宕机了，另外一台服务器就能快速的接管，对于访问的用户是无感知的。

  

• 常用的工具

  • 硬件通常使用 ：F5硬件防火墙
  • 软件通常使用 ：keepalived

• 问题

  比如公司的网络是通过网关进行上网的，那么如果该路由器故障了，网关无法转发报文了，此时所有人都无法上网了，怎么办？

  通常做法是给路由器增加一台备节点，但是问题是，如果我们的主网关master故障了，用户是需要手动指向backup的，如果用户过多修改起来会非常麻烦。
  
  问题一：假设用户将指向都修改为backup路由器，那么master路由器修好了怎么办？
  问题二：假设Master网关故障，我们将backup网关配置为master网关的ip是否可以？
  
  其实是不行的，因为PC第一次通过ARP广播寻找到Master网关的MAC地址与IP地址后，会将信息写到ARP的缓存表中，那么PC之后连接都是通过那个缓存表的信息去连接，然后进行数据包的转发，即使我们修改了IP但是Mac地址是唯一的，pc的数据包依然会发送给master。（除非是PC的ARP缓存表过期，再次发起ARP广播的时候才能获取新的backup对应的Mac地址与IP地址）
  
  如何才能做到出现故障自动转移，此时VRRP就出现了，我们的VRRP其实是通过软件或者硬件的形式在Master和Backup外面增加一个虚拟的MAC地址（VMAC）与虚拟IP地址（VIP），那么在这种情况下，PC请求VIP的时候，无论是Master处理还是Backup处理，PC仅会在ARP缓存表中记录VMAC与VIP的信息。
  

• 名称解释

• VRRP协议

  VRRP协议会在一个局域网中进行广播，来返回服务器的状态，VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器出现故障时，由另一台路由器来代替出现故障的路由器进行工作，从而保持网络通信的连续性和可靠性。

  [👉VRRP](https://baike.baidu.com/item/虚拟路由器冗余协议?fromtitle=VRRP&fromid=932628 "👉VRRP")

• 部署keepalived

  • 下载安装

    [root@lb01 conf.d]# yum install keepalived -y
    # 安装好系统会自带一个keepalived的配置文件
    [root@lb01 conf.d]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
    

  • Keepalived配置
    

    MASTER和BACKUP节点使用priority设置来比对优先级谁的高
    在lb01设置MASTER，lb02设置BACKUP，记得改优先级和标识

    [root@lb01 opt]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
    ! Configuration File for keepalived
    
    # 全局配置
    global_defs {
       # 当前keepalived的唯一标识
       router_id lb01
    }
    
    # 配置VRRP协议
    vrrp_instance VI_1 {
        # 状态，MASTER和BACKUP
        state MASTER
        # 绑定网卡
        interface eth0
        # 虚拟路由标示，可以理解为分组
        virtual_router_id 50
        # 优先级
        priority 100
        # 监测心跳间隔时间
        advert_int 1
        # 配置认证
        authentication {
            # 认证类型
            auth_type PASS
            # 认证的密码
            auth_pass 1111
        }
        # 设置VIP
        virtual_ipaddress {
            # 虚拟的VIP地址，一定要设置成属于绑定网卡内的ip
            192.168.15.3
        }
        # 调用检查
        track_script {
            check_nginx
        }
    }
    
    # 启动
    [root@lb01 ~]# systemctl enable --now keepalived
    
    # 根据优先级查看ip
    [root@lb01 conf.d]# ip a | grep '192.168.15.3'
        inet 192.168.15.3/32 scope global eth0
    [root@lb02 ~]# ip a | grep '192.168.15.3'
    # 因为lb01中设置的是 MASTER优先级100高，所以ip192.168.15.3在lb01中可以查看
    

    保证nginx配置一样

    # 传文件到lb02
    [root@lb01 ~]# scp nginx-1.20.2.tar.gz root@192.168.15.6:/root/
    [root@lb02 ~]# tar -xf nginx-1.20.2.tar.gz 
    # 编译安装
    # 安装依赖
    [root@lb02 nginx-1.20.2]# yum install openssl openssl-devel zlib zlib-devel -y
    [root@lb02 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_gzip_static_module --with-stream --with-http_ssl_module --with-http_sub_module
    [root@lb02 nginx-1.20.2]# make && make install
    [root@lb02 nginx]# mv conf/* /etc/nginx/
    [root@lb02 sbin]# mv nginx /usr/sbin/
    [root@lb01 /]# scp /usr/lib/systemd/system/nginx.service root@192.168.15.6:/usr/lib/systemd/system/
    [root@lb02 sbin]# systemctl daemon-reload
    [root@lb02 nginx]# systemctl start nginx
    [root@lb02 nginx]# systemctl status nginx |grep 'Active:*'
       Active: active (running) since Mon 2022-01-10 16:22:15 CST; 1min 0s ago
    

• 解决keepalived的脑裂问题

  两台高可用服务器在指定时间内，无法互相检查到对方的“心跳”而各自启动故障转移功能。

  1、如果Nginx宕机怎么办？
  想办法告诉keepalived，Nginx的情况,只有keepalived服务在nginx宕机的情况下自动停掉，就不会出现VIP竞争资源的问题了
  
  2、局域网之内，keepalived无法相互广播，怎么办？
  判断VIP是否可以ping的通
  
  $?  : 上一条命令执行的结果，0代表成功，其他代表失败
  

  编写脚本解决脑裂问题

  [root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/checkNG.sh 
  #!/bin/bash
  
  # 解决Nginx无法正常启动
  ps -ef | grep -q [n]ginx 
  
  if [ $? -ne 0 ];then
      # 代表Nginx未正常启动
      systemctl start nginx &>/dev/null
      sleep 2
      ps -ef | grep -q [n]ginx
      if [ $? -ne 0 ];then
          systemctl stop keepalived 
      fi
  fi
  
  # 在配置文件中加入,全局配置下就可以
  # 检测脚本
  vrrp_script check_nginx {
      # 指定脚本路径
      script "/etc/keepalived/checkNG.sh"
      # 执行间隔
      interval 5
  }
  # 在配置文件最下面加入
      # 调用检查
      track_script {
          check_nginx
      }
  
  &  :  正确的标准输出和错误的标准输出（上一次执行命令的输出）
  
  
  # lb01实现，将文件同步到另外一台高可用服务器上
  

• keepalived的非抢占式

  解决ip切换时的卡顿问题

  实现非抢占式。
  1、状态全部都有设置成backup
  2、增加 nopreempt 
  
  vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
  
  ! Configuration File for keepalived
  
  global_defs {
     router_id lb02
  }
  
  # 检测脚本
  vrrp_script check_nginx {
      # 指定脚本路径
      script "/etc/keepalived/checkNG.sh"
      # 执行间隔
      interval 5
  }
  
  # 配置VRRP协议
  vrrp_instance VI_1 {
      #状态，MASTER和BACKUP
      state BACKUP
      # 开启非抢占式
      nopreempt
      #绑定网卡
      interface eth0
      #虚拟路由标示，可以理解为分组
      virtual_router_id 50
      #优先级
      priority 90
      #监测心跳间隔时间
      advert_int 1
      #配置认证
      authentication {
          #认证类型
          auth_type PASS
          #认证的密码
          auth_pass 1111
      }
      #设置VIP
      virtual_ipaddress {
          #虚拟的VIP地址
          192.168.15.3
      }
      # 调用检查
      track_script {
          check_nginx
      }
  }
  

四层负载均衡(非http服务)

• 在非HTTP协议的情况下，采用的四层负载均衡的方式负载服务；
• 四层负载均衡中不支持域名(server_name)；
• 必须有Nginx的 --with-stream模块

  1、假设有三台MySQL数据库，请问怎样负载均衡？
  vim /etc/nginx/nginx.conf
  stream{
      include /etc/nginx/stream/*.conf;
  }
  [root@lb01 nginx]# mkdir stream
  [root@lb01 stream]# vim mysql.conf
  server {
      listen 3306;
      # 不支持域名
      proxy_pass 172.16.1.61:3306;
  }
  [root@db01 ~]# mysql -h172.16.1.5 -uroot -p123456
  Welcome to the MariaDB monitor.  Commands end with ; or \g.
  Your MariaDB connection id is 3
  Server version: 5.5.68-MariaDB MariaDB Server
  
  Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
  
  Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
  
  MariaDB [(none)]> 
  
  案例：使用四层负载均衡实现SSH的代理，端口为1122
  # 修改主配置文件
  vim /etc/nginx/nginx.conf
  stream{
      include /etc/nginx/stream/*.conf
  }
  
  [root@lb01 stream]# vim ssh.conf 
  server {
      listen 1122;
      proxy_pass 172.16.1.5:22;
  }