第二十二章 Keepalived高可用

一、Keepalived高可用概述

KeepAlived是一个用C语言编写的路由软件，它的主要目的是为了提供基于Linux服务器的负载均衡和高可用功能。其负载均衡是依赖lvs的，keepalived还实现了一些的检测器来实现后端服务器的健康检查。KeepAlived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。

二、Keepalived高可用常用工具

1.硬件：
	F5
2.软件：
	keepalived

三、KeepAlived高可用原理

Keepalived高可用服务的故障切换转移，是通过VRRP来实现的。

在Keepalived服务正常运行时，主Master节点会不断向备用结点发送（多播方式）心跳信息，用以告诉Backup节点自己还活着。
当Master节点发生故障时，就无法发送心跳信息，Backup节点也就无法检测到来自Master的心跳信息，于是调用自身的接管程序，接管Master的IP资源和服务；
当Master恢复时，Backup又会释放Master故障时自身接管的IP资源和服务，恢复到原来的备用角色。

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）虚拟路由协议，为了解决静态路由的单点故障问题，VRRP通过一种竞选机制来将路由的任务交给某台VRRP路由器。
VRRP早期是用来解决交换机、路由器等设备单点故障。交互、路由的Master和Backup的切换原理同样适用于Keepalived的工作原理。
在一组VRRP路由器集群中，有多台物理VRRP路由器，但并不是同时工作，而是由一台Master的机器负责路由工作，其他机器都是Backup。Master并不是一成不变，VRRP会让每个VRRP路由参与竞选，最终获胜的就是Master。获胜的Master有一些特权，比如拥有虚拟路由器的IP地址等。
拥有系统资源的Master负责转发发送给网关地址的包和响应ARP请求。

VRRP通过竞选机制来实现虚拟路由器的功能，所有的协议报文都是通过IP多播（Multicast）包形式来发送，默认多播地址224.0.0.18。在一组虚拟路由器中，不管谁是 Master，对外都是相同的MAC和IP，称之为VIP。客户端主机并不需要因Master的改变而修改自己的路由配置。对他们来说，这种切换时透明的。

在一组虚拟路由器中，只有作为Master的VRRP路由器会一直发送VRRP广播包，此时Backup不会抢占Master。当Master不可用时，Backup就收不到来自Master的广播包了，此时多台Backup中优先级最高的路由器会抢占为Master。
这种抢占非常快速，以保证服务的连续性。处于安全性考虑，VRRP数据报使用了加密协议进行加密。

四、KeepAlived高可用使用场景

通常业务系统需要保证7×24小时不DOWN机，比如公司内部的OA系统，每天公司人员都需要使用，则不允许Down机，作为业务系统来说随时都可用

五、Keepalived高可用重要功能

1.管理LVS负载均衡软件

可以说，Keepalived起初是专为解决LVS的问题而诞生的。因此，Keepalived和LVS的关系如夫妻一样，可紧密结合。

2.实现对LVS集群节点健康检查

当LVS集群中某个节点服务器发生故障时，Keepalived服务会自动将失效的节点从正常队列中剔除，并将请求调度到别的正常的节点服务器上，从而保证用户访问不受影响。当故障节点被修复后，Keepalived服务又会自动把它切换回来。

3.系统网络服务的高可用功能

Keepalived可以实现任意两台主机之间，如Master和Backup间的故障转移和自动切换。这个主机是不能停机的业务服务器，如LVS负载均衡、Nginx反向代理服务器等。

Keepalived高可用功能的简单原理。Mater获得所有资源并对用户提供服务，Backup主机为Master的热备。当Master失效或出现故障时，Backup将自动接管Master主机的所有工作，包括VIP资源；当Master恢复后，自会自动接管回它原来的工作，Backup则同时释放它接管的工作。
此时，两台主机将恢复到最初启动时各自的原始角色及工作状态。

六、keepalived高可用核心概念

1.如何确定谁是主节点谁是背节点（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（抢占式、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）

七、keepalived高可用搭建

1.环境准备

主机	IP	身份
web01	172.16.1.7
web03	172.16.1.9
nfs	172.16.1.31
db01	172.16.1.51
lb01	172.16.1.4	master
lb02	172.16.1.5	backup
	10.0.0.3	VIP

2.保证两台七层负载均衡一致

[root@lb01 ~]# scp /etc/nginx/conf.d/* 172.16.1.5:/etc/nginx/conf.d/

#访问测试
10.0.0.5 linux.blog.com
10.0.0.4 linux.blog.com

3.安装keepalived

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

4.配置keepalived主节点

#查找配置文件
[root@lb01 ~]# rpm -qc keepalived
/etc/keepalived/keepalived.conf

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {				#全局配置
   router_id lb01			#身份识别
}
vrrp_instance VI_1 {		#VRPP协议配置
    state MASTER			#告诉你一开始这台机器是主
    interface eth0			#绑定的网卡
    virtual_router_id 51	#虚拟路由标识，就是编组，将master和backup分为一组
    priority 100			#优先级（真正判断是主还是备的条件）
    advert_int 1			#检测心跳的时间间隔
    authentication {		#认证相关
        auth_type PASS		#以密码的形式认证
        auth_pass 1111		#密码
    }
    virtual_ipaddress {		#指定VIP地址
        10.0.0.3
    }   
}

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
   router_id lb01
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.3
    }   
}

5.配置keepalived备节点

[root@lb02 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
global_defs {
   router_id lb02
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.3
    }
}

6.主备节点配置区别

区别	master主节点	backup备节点
router_id（唯一标识符）	lb01	lb02
state（角色状态）	MASTER	BACKUP
priority（优先级）	100	90

7.启动服务

[root@lb02 ~]# systemctl start keepalived.service
[root@lb02 ~]# tail -f /var/log/messages

[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived.service
[root@lb02 ~]# tail -f /var/log/messages

8.配置keepalived日志

#配置keepalived
[root@lb02 ~]# vim /etc/sysconfig/keepalived
KEEPALIVED_OPTIONS="-D -d -S 0"

#配置rsyslog
[root@lb02 ~]# vim /etc/rsyslog.conf
local0.*               /var/log/keepalived.log

#重启服务
[root@lb02 ~]# systemctl restart rsyslog 
[root@lb02 ~]# systemctl restart keepalived

#查看日志
[root@lb02 ~]# tail -f /var/log/keepalived.log

八、Keepalived高可用抢占式与非抢占式

1.两个节点都启动

#由于节点1的优先级高于节点2，所以VIP在节点1上面
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3

2.停止主节点

[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived

#节点2联系不上节点1，主动接管VIP
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
	inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

3.重新启动主节点

[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived

#由于节点1的优先级高于节点2，所以恢复节点1之后，vip又漂回节点1
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

4.配置非抢占式

1）节点一修改

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
... ...
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    nopreempt
    ......
}

[root@lb01 ~]# systemctl restart keepalived

2）节点二修改

[root@lb02 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
... ...
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    nopreempt
    ......
}

[root@lb02 ~]# systemctl restart keepalived

3）配置注意事项

1.两台机器节点状态都要改成 BACKUP
2.两个节点都要加上 nopreempt
3.优先级不需要改变

5.访问页面测试

#配置hosts
10.0.0.3 linux.blog.com

#访问页面
http://linux.blog.com/

#节点测试
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0
#访问网站，并且windows查看mac地址测试
C:\Users\11764>arp -a
	VIP						VMAC
  10.0.0.3              00-0c-29-d7-bc-2c     动态
  10.0.0.4              00-0c-29-d7-bc-2c     动态
  10.0.0.5              00-0c-29-89-2f-10     动态
  
#关闭节点1keepalived
[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived.service
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0
#访问网站，并且windows查看mac地址测试
C:\Users\11764>arp -a
	VIP						VMAC
  10.0.0.3              00-0c-29-89-2f-10     动态
  10.0.0.4              00-0c-29-d7-bc-2c     动态
  10.0.0.5              00-0c-29-89-2f-10     动态

九、Keepalived高可用的脑裂现象

1.脑裂现象介绍

由于某些原因，导致两台keepalived高可用服务器在指定时间内，无法检测到对方的心跳，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。

2.脑裂的原因

1.服务器网线松动等网络故障
2.服务器硬件故障发生损坏现象而崩溃
3.主备都开启firewalld防火墙

3.故障演示

1）开启防火墙

[root@lb01 ~]# systemctl start firewalld
[root@lb02 ~]# systemctl start firewalld

2）查看两个节点

[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0
    
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

3）访问项目页面

#拒绝访问，需要配置防火墙规则
[root@lb01 ~]# firewall-cmd --add-service=http
success
[root@lb01 ~]# firewall-cmd --add-service=https
success

#访问页面正常

4.解决脑裂的方法

#如果发生脑裂，则随机kill掉一台即可
#在备节点上编写检测脚本, 测试如果能ping通主，并且备节点还有VIP的话则认为产生了脑裂
[root@lb02 ~]# vim /scripts/check_split_brain.sh 
#!/bin/sh
vip=10.0.0.3
lb01_ip=10.0.0.4
lb02_vip=$(ip add|grep "$vip"|wc -l)
while true;do
    ssh $lb01_ip "ip add|grep $vip" &>/dev/null
    if [ $? -eq 0 -a $lb02_vip -eq 1 ];then
        echo "ha is split brain.warning."
    else
        echo "ha is ok"
    fi
sleep 5
done

-eq		#等于
-ne		#不等于
-lt		#小于
-gt		#大于
-le		#小于等于
-ge		#大于等于

十、Keepalived高可用与Nginx

Nginx默认监听在所有的IP地址上，VIP会飘到一台节点上，相当于那台nginx多了VIP这么一个网卡，所以可以访问到nginx所在机器

但是.....如果nginx宕机，会导致用户请求失败，但是keepalived没有挂掉不会进行切换，所以需要编写一个脚本检测Nginx的存活状态，如果不存活则kill掉keepalived

1.nginx故障切换脚本

[root@lb01 ~]# vim check_web.sh
#!/bin/sh
nginxpid=$(ps -C nginx --no-header|wc -l)
#1.判断Nginx是否存活,如果不存活则尝试启动Nginx
if [ $nginxpid -eq 0 ];then
    systemctl start nginx
    sleep 3
    #2.等待3秒后再次获取一次Nginx状态
    nginxpid=$(ps -C nginx --no-header|wc -l) 
    #3.再次进行判断, 如Nginx还不存活则停止Keepalived,让地址进行漂移,并退出脚本  
    if [ $nginxpid -eq 0 ];then
        systemctl stop keepalived
   fi
fi
#给脚本增加执行权限
[root@lb01 ~]# chmod +x /root/check_web.sh

2.调用脚本

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {           
    router_id lb01      
}
#每5秒执行一次脚本，脚本执行内容不能超过5秒，否则会中断再次重新执行脚本
vrrp_script check_web {
    script "/root/check_web.sh"
    interval 5
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER        
    interface eth0      
    virtual_router_id 50    
    priority 100        
    advert_int 1        
    authentication {    
        auth_type PASS  
        auth_pass 1111  
    }
    virtual_ipaddress { 
        10.0.0.3    
    }
    #调用并运行脚本
	track_script {
    	check_web
	}
}
#在Master的keepalived中调用脚本，抢占式，仅需在master配置即可。（注意，如果配置为非抢占式，那么需要两台服务器都使用该脚本）

posted @ 2022-01-11 10:03 年少纵马且长歌阅读(200) 评论(0) 编辑收藏举报

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第二十二章 Keepalived高可用

一、Keepalived高可用概述

二、Keepalived高可用常用工具

三、KeepAlived高可用原理

四、KeepAlived高可用使用场景

五、Keepalived高可用重要功能

1.管理LVS负载均衡软件

2.实现对LVS集群节点健康检查

3.系统网络服务的高可用功能

六、keepalived高可用核心概念

七、keepalived高可用搭建

1.环境准备

2.保证两台七层负载均衡一致

3.安装keepalived

4.配置keepalived主节点

5.配置keepalived备节点

6.主备节点配置区别

7.启动服务

8.配置keepalived日志

八、Keepalived高可用抢占式与非抢占式

1.两个节点都启动

2.停止主节点

3.重新启动主节点

4.配置非抢占式

1）节点一修改

2）节点二修改

3）配置注意事项

5.访问页面测试

九、Keepalived高可用的脑裂现象

1.脑裂现象介绍

2.脑裂的原因

3.故障演示

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2）查看两个节点

3）访问项目页面

4.解决脑裂的方法

十、Keepalived高可用与Nginx

1.nginx故障切换脚本

2.调用脚本

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