1. Keepalived介绍
Keepalived是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案,可以利用其来避免IP单点故障,类似的工具还有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不会单独出现,而是与其它负载均衡技术(如lvs、haproxy、nginx)一起工作来达到集群的高可用。
1.1 VRRP协议
VRRP全称 Virtual Router Redundancy Protocol,即 虚拟路由冗余协议。可以认为它是实现路由器高可用的容错协议,即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组(Router Group),这个组里面有一个master和多个backup,但在外界看来就像一台一样,构成虚拟路由器,拥有一个虚拟IP(vip,也就是路由器所在局域网内其他机器的默认路由),占有这个IP的master实际负责ARP相应和转发IP数据包,组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。master会发组播消息,当backup在超时时间内收不到vrrp包时就认为master宕掉了,这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master,保证路由器的高可用。
在VRRP协议实现里,虚拟路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作为虚拟MAC地址,XX就是唯一的 VRID (Virtual Router IDentifier),这个地址同一时间只有一个物理路由器占用。在虚拟路由器里面的物理路由器组里面通过多播IP地址 224.0.0.18 来定时发送通告消息。每个Router都有一个 1-255 之间的优先级别,级别最高的(highest priority)将成为主控(master)路由器。通过降低master的优先权可以让处于backup状态的路由器抢占(pro-empt)主路由器的状态,两个backup优先级相同的IP地址较大者为master,接管虚拟IP。
与heartbeat/corosync等比较
Heartbeat、Corosync、Keepalived这三个集群组件我们到底选哪个好,首先我想说明的是,Heartbeat、Corosync是属于同一类型,Keepalived与Heartbeat、Corosync,根本不是同一类型的。Keepalived使用的vrrp协议方式,虚拟路由冗余协议 (Virtual Router Redundancy Protocol,简称VRRP);Heartbeat或Corosync是基于主机或网络服务的高可用方式;简单的说就是,Keepalived的目的是模拟路由器的高可用,Heartbeat或Corosync的目的是实现Service的高可用。
所以一般Keepalived是实现前端高可用,常用的前端高可用的组合有,就是我们常见的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是实现服务的高可用,常见的组合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 实现Web服务器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 实现MySQL服务器的高可用。总结一下,Keepalived中实现轻量级的高可用,一般用于前端高可用,且不需要共享存储,一般常用于两个节点的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用于服务的高可用,且需要共享存储,一般用于多节点的高可用。这个问题我们说明白了。
又有博友会问了,那heartbaet与corosync我们又应该选择哪个好啊,我想说我们一般用corosync,因为corosync的运行机制更优于heartbeat,就连从heartbeat分离出来的pacemaker都说在以后的开发当中更倾向于corosync,所以现在corosync+pacemaker是最佳组合。
1.2 Keepalived 总体介绍
keepalive是由一个主进程(Control Plane) , 生成两个子进程(Checkers & VRRP Stack)
VRRP Stack : 是整个keepalive功能实现的核心子进程 ;
Checkers : 主要用于检测real server的健康状态 , 可以基于TCP Check , http_get , https_get , misc_get等多种方法;
除了上述的两个重要的子进程 , 还有其他辅助组件 :
控制组件 : 主进程 (Control Plane) , 主进程除了生成两个子进程工作外 , 其本身也是配置文件分析器 ;
ipvs wrapper : 起初keepalive 是为了ipvs而生 , 所以 ipvs wrapper 是用于生成ipvs规则的工具(此处不用安装ipvsadm也能生成ipvs规则)
watch dog : 负责替主进程检测两个子进程 ( Checkers 和 VRRP Stack ) 的健康状态
1.3 HA Cluster的配置前提
(1) 各节点时间必须同步 ; (可使用ntp , chrony 命令 , 与时钟服务器进行时间同步 , 时间可以不是国际时间等实际时间 , 但各HA Cluster的时间必须一样 )
(2) 确保iptables 及selinux 不会成为阻碍 ;
(3) 各节点之间可以通过主机名互相通信 ( 对KA 并非必须 ) ;
(4) 各节点之间的root 用户基于密钥认证的ssh互相通信 ;
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2. keepalived实现LA Cluster高可用
2.1 安装
~]# yum install -y keepalived
~]# keepalived -v
Keepalived v1.2.13 (11/20,2015)
2.2 编辑配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf
首先需要说明一下keepalived.conf的配置语法
配置虚拟路由器:
vrrp_instance <STRING> {
….
}
专用参数:
state MASTER|BACKUP:当前节点在此虚拟路由器上的初始状态;只能有一个是MASTER,余下的都应该为BACKUP;
interface IFACE_NAME:绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口;
virtual_router_id VRID:当前虚拟路由器的惟一标识,范围是0-255;
priority 100:当前主机在此虚拟路径器中的优先级;范围1-254;
advert_int 1:vrrp通告的时间间隔;
authentication {
auth_type AH|PASS
auth_pass <PASSWORD>
}
virtual_ipaddress {
<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>
192.168.200.17/24 dev eth1
192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
}
-track_interface {
eth0
eth1
…
}
配置要监控的网络接口,一旦接口出现故障,则转为FAULT状态;
nopreempt:定义工作模式为非抢占模式;
preempt_delay 300:抢占式模式下,节点上线后触发新选举操作的延迟时长;
定义通知脚本:
notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING>:当前节点成为主节点时触发的脚本;
notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING>:当前节点转为备节点时触发的脚本;
notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING>:当前节点转为“失败”状态时触发的脚本;
notify <STRING>|<QUOTED-STRING>:通用格式的通知触发机制,一个脚本可完成以上三种状态的转换时的通知;
虚拟服务器:
配置参数:
virtual_server IP port |
virtual_server fwmark int
{
…
real_server {
…
}
…
}
常用参数:
delay_loop <INT>:服务轮询的时间间隔;
lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh:定义调度方法;
lb_kind NAT|DR|TUN:集群的类型;
persistence_timeout <INT>:持久连接时长;
protocol TCP:服务协议,仅支持TCP;
sorry_server <IPADDR> <PORT>:备用服务器地址;
real_server <IPADDR> <PORT> {
weight <INT>
notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING>
notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING>
HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK { … }:定义当前主机的健康状态检测方法;
}
HTTP_GET|SSL_GET(需要定义在real server配置段中) {
url {
path <URL_PATH>:定义要监控的URL;
status_code <INT>:判断上述检测机制为健康状态的响应码;
digest <STRING>:判断上述检测机制为健康状态的响应的内容的校验码;
}
nb_get_retry <INT>:重试次数;
delay_before_retry <INT>:重试之前的延迟时长;
connect_ip <IP ADDRESS>:向当前RS的哪个IP地址发起健康状态检测请求
connect_port <PORT>:向当前RS的哪个PORT发起健康状态检测请求
bindto <IP ADDRESS>:发出健康状态检测请求时使用的源地址;
bind_port <PORT>:发出健康状态检测请求时使用的源端口;
connect_timeout <INTEGER>:连接请求的超时时长;
}
TCP_CHECK (需要定义在real server配置段中) {
connect_ip <IP ADDRESS>:向当前RS的哪个IP地址发起健康状态检测请求
connect_port <PORT>:向当前RS的哪个PORT发起健康状态检测请求
bindto <IP ADDRESS>:发出健康状态检测请求时使用的源地址;
bind_port <PORT>:发出健康状态检测请求时使用的源端口;
connect_timeout <INTEGER>:连接请求的超时时长;
}
在第一台director配置keepalived.conf , 第一个vrrp中state为master , 第二个vrrp中state为backup , 以达到互为主备状态
将配置文件复制给第二台 , 当然state , 以及 priority 中的值需要调整过来 ;
两边服务均启动
第一台director日志 , 如下图 :
从日志文件中可以看出 , 进程会先读取配置文件 , 人后调整状态为master , 继而发送arp广播
第二台director日志 :
从日志可看出 , 读取配置文件 , 由于检测到从组播地址中获取到优先级比它高的心跳信息 , 所以status转为BACKUP
回看director no:1 的 IP 地址可知道 (使用命令 ip a l 或者 ifconfig )
vip已按照在配置文件所设定的进行配置了
2.3 编写通知脚本,并将通知脚本添加到vrrp配置段中 :
编写通知脚本 , 当vrrp发生变化时 , 以邮件方式通知管理人员(在实际生产环境 , contact可填写实际的邮箱地址)
通知脚本直接添加在vrrp定义配置文中
当运行命令停止或者启动keepalived.service时 , 都会触发脚本 , 通知管理员
2.4 添加real server
准备两real server (web1 : 10.1.252.3 ; web2 : 10.1.35.11 ) , 分别安装httpd已作web应用 ,两web服务上的页面分别标编辑不同内容 , 以便检测测试效果
编辑keepalived.conf文件 , 添加real server配置段
real server 要事前设置好vip等配置 , 以及限制arp广播及禁止arp响应(特别重要)
配置好则再次启动( 注意keepalived.service 不支持 reloa , 必须先stop 然后再start ,以达到重启服务来再次读取配置文件 )
安装ipvsadm来查看ipvs规则生成
~]# yum install -y ipvsadm
~]# ipvsadm -Ln
在客户机检测调度效果
关闭第一台director的keepalived.service , 第二台direc 便会检测不到第一台director的keepalived.service的心跳信息 , 会立即将资源抢占过来 :
但是web服务丝毫不受影响
而且两台director也会受到邮件通知
2.5 添加脚本 , 监控director
在配置文件中 , 脚本定义以及调用脚本的语法 ( 切记 : 使用脚本的顺序为 : 先定义 , 后使用 )
vrrp_script <SCRIPT_NAME> {
script ""
interval INT
weight -INT
}
track_script {
SCRIPT_NAME_1
SCRIPT_NAME_2
…
}
脚本的意思为 :
每隔1秒钟(interval 1) , 检测 /etc/keepalived/down 文件是否存在 , 存在退出码为1 , 且权重值减5(weight -5) ; 否则正常退出
实例 :
当touch down 文件的时候 , 权重值减5 , 比backup的权重值要小 , 也因为之前已经定义了notify_backup通知机制 , 会立即收到邮件通知 , 而且ip也发生了转移
将down文件删除后 , 权重值恢复 , 资源回抢 , 可实现无需stop 后又 start 将服务进行上下线 ;
最后在vrrp_instance 实例中调用脚本 ; 日常维护工作量的大小 , 有时候取决于脚本的强大与否 ;
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