高可用 & 七层负载均衡与四层负载均衡
内容概要
- 高可用
- 七层负载均衡 和 四层负载均衡
内容详细
一、高可用
1、什么是高可用
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down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。
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。
高可用应用在上图所示架构的负载均衡中：
2、实现高可用常用的工具
1.硬件通常使用 F5
2.软件通常使用 keepalived
安装在两台 负载均衡服务器 中，可以虚拟出一个公用的 IP地址 ，用户访问公用IP，可以访问到主代理服务器（master）,主代理服务器宕机后，回自动使用户访问的是备用代理服务器（backup）,这样用户就不会感觉到访问异常
3、VRRP 协议
VRRP协议会在一个局域网中进行广播，
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。
简化网络管理。在具有多播或广播能力的局域网（如以太网）中，借助VRRP能在某台设备出现故障时仍然提供高可靠的缺省链路，有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题，而无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息，也无需修改主机的默认网关配置。
4、部署 Keepalived 配置
安装
高可用作用在负载均衡上，也就是反代理服务器中，所以在 lb01 和 lb02 两台负载均衡服务器上都安装 keepalived
[root@lb01 ~]# yum install keepalived -y
修改 Keepalived 配置文件
keepalived 配置文件目录 ： /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
}
# 检测脚本
vrrp_script check_nginx {
# 指定脚本路径
script "/etc/keepalived/checkNG.sh"
# 执行间隔时间
interval 5
}
# 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
192.168.15.3
}
# 调用检查
track_script {
check_nginx
}
}
启动 Keepalived
[root@lb01 ~]# systemctl enable --now keepalived
这个时候查看 IP 地址会发现多出来了一个公用地址，也就是 VIP 地址：
测试
通过VIP地址 192.168.15.3 仍然能访问到代理服务器 192.168.15.5
5、解决 keepalived 的脑裂问题
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。
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。
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
补充：
$? : 上一条命令执行的结果。
解决Nginx宕机问题
1、如果Nginx宕机怎么办？
想办法告诉keepalived，Nginx的情况。
1、创建执行脚本文件checkNG.sh
[root@lb01 ~]# vim checkNG.sh
#!/bin/bash
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
2、 把脚本文件移动到 /etc/keepalived/ 目录下,并给 脚本文件添加可执行权限
[root@lb01 keepalived]# chmod +x checkNG.sh
3、 在 keepalived 的配置文件 keepalived.conf 中导入执行文件,keepalived 功能 ： vrrp_script
# 检测脚本
vrrp_script check_nginx {
# 指定脚本路径
script "/etc/keepalived/checkNG.sh"
# 执行间隔时间
interval 5
}
4、在vrrp协议模块中启动检查脚本
# 调用检查
track_script {
check_nginx
}
6、keepalived 的非抢占式
实现非抢占式。
1、状态全部都有设置成backup
2、增加 nopreempt
[root@lb02 ~]# cat /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 <-- （增加 nopreempt）
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
}
}
7、四层负载均衡
# 假设有三台MySQL数据库，请问怎样负载均衡？
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。
注意：四层负载均衡中不支持域名。
案例 ：数据库
1、在 /etc/nginx/ 目录下新建一个 stream 文件夹，用于存放新的配置文件
[root@lb01 nginx]# mkdir stream
[root@lb01 stream]# vim mysql.conf
[root@lb01 stream]# cat mysql.conf
server {
# 指定mysql的连接端口
listen 3306;
# 分配流量至数据库服务器
proxy_pass 172.16.1.61:3306;
}
2、在 nginx.conf 配置文件中添加 stream 模块，用于配置不支持HTTP协议的服务器的连接
stream {
include /etc/nginx/stream/*.conf;
}
案例：使用四层负载均衡实现SSH的代理，端口为1122
[root@lb01 stream]# cat ssh.conf
server {
listen 1122;
proxy_pass 172.16.1.5:22;
}
