keepalived高可用|keepalived脑裂问题|keepalived非抢占式

keepalived高可用

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。

常用工具

1.硬件通常使用 F5
2.软件通常使用 keepalived

如何使用keepalived实现该可用

keepalived软件是基于VRRP协议实现的，VRRP虚拟路由冗余协议，主要用于解决单点故障问题

ARP广播
VRRP协议
vip负责IP漂移
vmac负责通知ARP广播修改mac地址

VRRP协议

VRRP协议会在一个局域网中进行广播，

如图所示，我们把多个运行着VRRP协议的路由器抽象成一个虚拟路由器（从外边来看，就像只有一个真实的路由器在工作），组成虚拟路由器的一组路由器会有一个会成为Master路由器，其余的会成为Backup路由器。
正常情况下，会由Master完成该虚拟路由器的工作。Master一旦出现故障，从Backup中选出一个成为Master继续工作，从而避免路由器单点问题。

高可用keepalived核心概念

1、如何确定谁是主节点谁是备节点（选举投票，优先级）
2、如果Master故障，Backup自动接管，那么Master恢复后会夺权吗（抢占试、非抢占式）
3、如果两台服务器都认为自己是Master会出现什么问题（脑裂）

部署keepalived

准备工作：

代理服务端	代理服务端	服务端
lb01	lb02	web01

# lb01 lb02
1、安装keepalived
[root@lb01 ~]# yum install keepalived -y
[root@lb02 ~]# yum install keepalived -y

# lb01 lb02 都需要编译安装nginx

wget https://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz  # 下载安装包

tar -xf nginx-1.20.2.tar.gz  # 解压源码包

./configure --with-http_gzip_static_module --with-stream --with-http_ssl_module --with-http_sub_module

make

make install

# 优化编译安装

mkdir /etc/nginx

mv /usr/local/nginx/conf/* /etc/nginx/

mkdir /etc/nginx/conf.d

vi /etc/nginx/nginx.conf  # 编辑配置文件

groupadd www -g 666
useradd www -u 666 -g 666 -M -r -s /sbin/nologin

vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx - high performance web server
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=forking
PIDFile=/var/run/nginx.pid
ExecStart=/usr/sbin/nginx -c /etc/nginx/nginx.conf
ExecReload=/bin/sh -c "/bin/kill -s HUP $(/bin/cat /var/run/nginx.pid)"
ExecStop=/bin/sh -c "/bin/kill -s TERM $(/bin/cat /var/run/nginx.pid)"

[Install]
WantedBy=multi-user.target


ln -s /etc/nginx/nginx.conf /usr/local/nginx/conf/nginx.conf #创建软连接

mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/sbin/

mkdir /var/log/nginx

systemctl start nginx

lb01 配置 keepalived
[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   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
        192.168.15.3
    }
    # 调用检查
    track_script {
        check_nginx
    }
}
# 启动
[root@lb01 ~]# systemctl enable --now keepalived

 # lb02 配置 keepalived

lb02 配置 keepalived
[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb02
}

# 配置VRRP协议
vrrp_instance VI_1 {
    # 状态，MASTER和BACKUP
    state BACKUP
    # 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
}
# 启动
[root@lb01 ~]# systemctl enable --now keepalived

验证keepalived是否部署成功

测试：使用192.168.15.3访问

测试：当第一个代理lb01 192.168.15.5宕机 使用192.168.15.3访问

[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived

上边一样的效果就说明成功。此时就实现的高可用。

怎么解决keepalived的脑裂问题

1、什么是keepalived脑裂

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。各自取得资源及服务的所有权，而此时的两台高可用服务器又都还活着。(都认为自己是master)
1.网线松动，网络故障
2.服务器硬件故障
3.服务器之间开启了防火墙

世界案例：

1、如果nginx宕机怎么办？

解决方法：部署脚本 判断nginx是否遇意外情况导致关闭 关闭则启动，如果不是这个问题就告诉keepalived实现高可用使用备用代理。

具体部署

1、编辑脚本
[root@lb01 ~]# vim checkNG.sh 
[root@lb01 ~]# mv checkNG.sh /etc/keepalived/keeplived.conf
ps -ef | grep -q [n]ginx #  过滤nginx进程

if [ $? -ne 0 ];then   # 代表Nginx未正常启动
	systemctl start nginx &>/dev/null  # 未启动则启动
	sleep 2
	ps -ef | grep -q [n]ginx  # 再次查看进程
	if [ $? -ne 0 ];then  # 如果还是为启动
		systemctl stop keepalived   # 则关闭keepalived实现跳转备用代理
	fi
fi
2、授权
[root@lb01 ~]# chmod +x checkNG.sh  

3、修改keepalived配置文件
[root@lb01 ~]# 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
}

# 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 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
    }
}

测试

keepalived的非抢占式

1.什么加抢占式和非抢占式

当lb01宕机的时候lb02会把虚拟ip抢过去，然后lb01维修好后，又会把vip抢回来(因为lb01的优先级高)这种就叫抢占式.

当lb01宕机的时候lb02会把虚拟ip抢过去，然后lb01维修好后，不会把vip抢回来，这种就叫非抢占式.

为什么要设置非抢占式？
因为lb01在恢复之后会把vip抢回来，在这段过程中服务会不稳定，这样会造成用户的体验比较差，而且本身就没有再切换回去的必要，除非lb02宕机了，那lb01会自动抢回去.

2.设置非抢占

实现非抢占式。
1、状态全部都设置成backup
2、增加 nopreempt
eg:
[root@lb02 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   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
    interval 5
}

# 配置VRRP协议
vrrp_instance VI_1 {
    #状态，MASTER和BACKUP
    state BACKUP    # lb01这里要把MASTER改成BACKUP
    # 开启非抢占式
    nopreempt    # lb01这里也添加
    #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
    }
}