Keepalived+LVS(nginx）高可用详解

liudehua666 • • Linux干货

一:前言

  Keepalived使用的vrrp协议方式，虚拟路由冗余协议 (Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP);Keepalived的目的是模拟路由器的高可用，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。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。

  提到高可用我们再来把Heartbeat、Corosync、Keepalived这三个集群组件互相比较一下.

wKioL1QhZ9vSsHIKAAC1lFSjuyg554.jpg

二:keepalived

    Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会有2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

    在路由器上配上静态路由就会产生单点故障,那该怎么办呢?VRRP就应用而生了,VRRP通过一竞选(election)协议来动态的将路由任务交给LAN中虚拟路由器中的某台VRRP路由器.

     VRRP工作原理, 在一个VRRP虚拟路由器中，有多台物理的VRRP路由器，但是这多台的物理的机器并不能同时工作，而是由一台称为MASTER的负责路由工作，其它的都是BACKUP，MASTER并非一成不变，VRRP让每个VRRP路由器参与竞选，最终获胜的就是MASTER。MASTER拥有一些特权，比如，拥有虚拟路由器的IP地址，我们的主机就是用这个IP地址作为静态路由的。拥有特权的MASTER要负责转发发送给网关地址的包和响应ARP请求。

       VRRP通过竞选协议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(多播地址224.0.0.18)形式发送的。虚拟路由器由VRID(范围0-255)和一组IP地址组成，对外表现为一个周知的MAC地址。所以，在一个虚拟路由 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为MASTER的改变而修改自己的路由配置，对客户端来说，这种主从的切换是透明的。

       在一个虚拟路由器中，只有作为MASTER的VRRP路由器会一直发送VRRP通告信息(VRRPAdvertisement message)，BACKUP不会抢占MASTER，除非它的优先级(priority)更高。当MASTER不可用时(BACKUP收不到通告信息)， 多台BACKUP中优先级最高的这台会被抢占为MASTER。这种抢占是非常快速的(<1s)，以保证服务的连续性。由于安全性考虑，VRRP包使用了加密协议进行加密


三:为什么要用keepalived+lvs

  lvs是一个在四层上实现后端realserver的负载均衡的集群，lvs遗留下两个问题，一个是lvs的单点故障；第二个是lvs不能检测后端realserver的健康状态检查。

解决lvs的单点故障就用到了高可用集群：

①、可以是heartbeat+ldirectord这种重量级的；

②、可以是keepalived+lvs这种轻量级的解决方案。

解决lvs不能检测后端realserver的健康状态也后很多种方法：

①、可以在lvs上写脚本ping后端realserver的ip地址，ping几次发现ip地址ping不通则在ipvs规则里面删除，当后端服务器可以ping了，则把后端realserver添加到ipvs规则里面。

②、可以在lvs上写脚本请求后端realserver的测试几次网页文件，查看状态码是否为200，不是则在ipvs规则里面清楚，当测试网页返回的状态吗是200之后，则把后端realserver添加到ipvs规则里面

③、以上两种方法都是依赖于脚本，keepalived的出现解决了不依赖于脚本，也可以对后端realserver的健康状态检查，keepalived的配置文件里面可以自行生成ipvs的规则，并且自行检测后端realserver的状态，当后端realserver不能提供服务了，keepalived会自行将其在ipvs规则里面删除，当后端realserver可以提供服务了，又自行的在ipvs规则里面添加。

三:配置keepalived实现HTTP高可用

1) 环境准备

CentOS 6.5 X86_64

ipvsadm.x86_64 0:1.25-10.el6                  

keepalived.x86_64 0:1.2.7-3.el6      

httpd-2.2.15-29.el6.centos.x86_64

2)试验拓扑图

wKioL1Qemnyzd2z0AAC0_eipHEQ471.jpg

 试验拓扑图中VIP为172.16.16.7.节点node1为172.16.16.1,节点node2为172.16.16.5

3)配置master

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vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs
 {
     notification_email
         {
           stu16@llh.com                    #接收邮件地址
         }
    notification_email_from kanotify@magedu.com  #发送邮件地址
    smtp_connect_timeout 3
    smtp_server 127.0.0.1
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_mantaince_down {                           #定义检测机制
   script “[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0”
   interval 1     #每个多长时间检测一次
   weight -2      #当在/etc/keepalived/下创建一个down文件时执行下面的命令权重减2.
   fall     3     #从正常到失败检测几次完成 
   raise  3       #从失败到正常需要检测几次
    
}
vrrp_instance VI_1 {
interface eth1
state MASTER # BACKUP for slave routers          #当在被节点上修改为BACKUP
priority 101 # 100 for BACKUP                    #被节点的priority数值要小于主节点
virtual_router_id 16                             #主机routeID,
garp_master_delay 1                           
authentication {
auth_type PASS
auth_pass password                               #输入验证密码
}
track_interface {
eth0                                             #配置IP地址所在的网卡
}
virtual_ipaddress {
172.16.16.7/16 dev eth0 label eth0:0             #配置的IP地址
}
track_script {                                   #调用检测机制
chk_mantaince_down            
}
notify_master “/etc/rc.d/init.d/httpd start”     # 当成为master时就启动http服务
notify_backup “/etc/rc.d/init.d/httpd stop”      # 当成为backup时就关闭http服务
notify_fault “/etc/rc.d/init.d/httpd stop”
}

4)将配置文件同步到slave

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scp /etc/keepalived/keepalived.conf root@172.16.16.5:/etc/keepalived/
修改配置文件
global_defs
 {
     notification_email
         {
           stu16@llh.com                         #接收邮件地址
         }
    notification_email_from kanotify@magedu.com  #发送邮件地址
    smtp_connect_timeout 3
    smtp_server 127.0.0.1
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_mantaince_down {                           #定义检测机制
   script “[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0”
   interval 1     #每个多长时间检测一次
   weight -2      #当在/etc/keepalived/下创建一个down文件时执行下面的命令权重减2.
   fall     3     #从正常到失败检测几次完成 
   raise  3       #从失败到正常需要检测几次
    
}
vrrp_instance VI_1 {
interface eth1
state BACKUP # BACKUP for slave routers          #此处修改为BACKUP
priority 100 # 100 for BACKUP                    #此处修改为100
virtual_router_id 16                             #主机routeID,
garp_master_delay 1                           
authentication {
auth_type PASS
auth_pass password                               #输入验证密码
}
track_interface {
eth0                                             #配置IP地址所在的网卡
}
virtual_ipaddress {
172.16.16.7/16 dev eth0 label eth0:0             #配置的IP地址
}
track_script {                                   #调用检测机制
chk_mantaince_down            
}
notify_master “/etc/rc.d/init.d/httpd start”     # 当成为master时就启动http服务
notify_backup “/etc/rc.d/init.d/httpd stop”      # 当成为backup时就关闭http服务
notify_fault “/etc/rc.d/init.d/httpd stop”
}

5)启动keepalive

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[root@node1 ~]# service keepalived start  
正在启动 keepalived：                                      [确定]
[root@node2 ~]# service keepalived start  
正在启动 keepalived：                                      [确定]

四:keepalive+lvs 实现LVS双主高可用

1)试验拓扑图

wKioL1Qeq6DC_ossAAGsTuAN2uU939.jpg

2)配置RIP1服务

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 因为RIP服务器配置的有VIP地址所以外面有请求VIP时他也会进行相应，而我们这里是为了实现DR转发，不能让他进行响应，我们需要对RIP的端口信息进行隐藏。
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore  #忽略其他端口发来的请求信息
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce #不广播自己的端口信息
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
ifconfig eth0 192.168.16.2/24 up
ifconfig lo:0 172.16.16.7 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.16.7
route add -host 172.16.16.7 dev lo:0  响应的信息通过lo:0端口 ，为了使响应的IP地址为VI
ifconfig lo:1 172.16.16.8 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.16.8
route add -host 172.16.16.8 dev lo:1

3)配置RIP2服务

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echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore  #忽略其他端口发来的请求信息
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce #不广播自己的端口信息
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
ifconfig eth0 192.168.16.3/24 up
ifconfig lo:0 172.16.16.7 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.16.7
route add -host 172.16.16.7 dev lo:0  响应的信息通过lo:0端口 ，为了使响应的IP地址为VI
ifconfig lo:1 172.16.16.8 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.16.8
route add -host 172.16.16.8 dev lo:1

4)配置master

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global_defs 
{ 
   notification_email 
        {
          linuxedu@foxmail.commageedu@126.com
          }
           notification_email_from kanotify@magedu.com
           smtp_connect_timeout 3smtp_server 127.0.0.1
           router_id LVS_DEVEL
 }
vrrp_script chk_schedown 
 { 
      script “[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0”
                                                             #创建down文件权重减2
      interval 2
      weight -2
  }
vrrp_instance VI_1
 { 
        interface eth0          
         state MASTER  #此节点为主节点          
         priority 101          
         virtual_router_id 51           
         garp_master_delay 1
          
          
 authentication 
  {         
       auth_type PASS        
       auth_pass password               
   }
 track_interface 
   { 
        eth0                          
    } 
 
 virtual_ipaddress 
   { 
       172.16.16.7/16 dev eth0 label eth0:0 #配置对外的VIP地址                               } 
 
 track_script 
    { 
         chk_schedown 
           } 
} 
vrrp_instance VI_2
 { 
          interface eth0
          state BACKUP           #此节点为被节点
          priority 100
          virtual_router_id 50
           garp_master_delay 1
authentication {      
          auth_type PASS
         auth_pass 12345678
                }
 
track_interface { 
         eth0
                          } 
 
virtual_ipaddress { 
            172.16.16.8/16 dev eth0 label eth0:1 #配置对外的VIP地址
                              } 
 
track_script { 
                       chk_schedown 
                    } 
} 
 
virtual_server 172.16.16.7 80  #配置一个VIP 工作在TCP的80端口上 
 {                 
                
    delay_loop 6 #lb_algo rr #负载均衡的调度算法
    lb_kind DR #工作在DR模型上
    persistence_timeout 50 #是否启用IPVS持久连接
    protocol TCP  #采用的是TCP协议
    # sorry_server 192.168.16.2 1358 #所有服务挂了 ,出现的提示页面.要在这台服务器上开启http服务 
real_server 192.168.16.2 80      #后面RIP地址
 { 
      weight 1 #权重
      HTTP_GET 
      {
          url 
              {         
                 path /    
                 status_code 200 #取得主页面的状态,状态码为200就意味着请求成功;也可写入md5码,但要制定静态码
               }
         connect_timeout 3 #每次测试3秒        
         nb_get_retry 3 #测试次数       
         delay_before_retry 3 #测试失败在测试3次                         
      }
  } 
 
real_server 192.168.16.3 80 
    { 
                      weight 1 
   HTTP_GET 
        { 
           url
            { 
              path /
              status_code 200     
             }
                 connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3    
         } 
     } 
} 
virtual_server 172.16.16.8 80  #配置一个VIP 工作在TCP的80端口上 
 {                 
                
       delay_loop 6 #
       lb_algo rr #负载均衡的调度算法
       lb_kind DR #工作在DR模型上
       #persistence_timeout 50 #是否启用IPVS持久连接,这项要注销.连接50S才会切换
       protocol TCP  #采用的是TCP协议
       # sorry_server 192.168.16.2 1358 #所有服务挂了 ,出现的提示页面.要在这台服务器上开启http服务
  
real_server 192.168.16.2 80          #后面RIP地址
 { 
    weight 1 #权重
        HTTP_GET
           {
              url 
                  {
                     path /
                     status_code 200 #取得主页面的状态,状态码为200就意味着请求成功;也可写入md5码,但要制定静态码
                    }
                   connect_timeout 3 #每次测试3秒
                    nb_get_retry 3 #测试次数
                    delay_before_retry 3 #测试失败在测试3次
             }
 } 
 
real_server 192.168.16.3 80 
  { 
              weight 1 
HTTP_GET 
         { 
           url 
               { 
                  path /
                  status_code 200
                }
                 connect_timeout 3
                 nb_get_retry 3
                 delay_before_retry 3
          }
   } 
}

5)配置backup

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global_defs 
{ 
   notification_email 
        {
          linuxedu@foxmail.commageedu@126.com
          }
           notification_email_from kanotify@magedu.com
           smtp_connect_timeout 3smtp_server 127.0.0.1
           router_id LVS_DEVEL
 }
vrrp_script chk_schedown 
 { 
    script “[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0”
     #创建down文件权重减2
     interval 2
     weight -2
  }
vrrp_instance VI_1
 { 
        interface eth0          
         state BACKUP  #此节点为被节点          
         priority 100          
         virtual_router_id 51           
         garp_master_delay  1
          
          
 authentication 
  {         
       auth_type PASS        
       auth_pass password               
   }
 track_interface 
   { 
        eth0                          
    } 
 
 virtual_ipaddress 
   { 
       172.16.16.7/16 dev eth0 label eth0:0 #配置对外的VIP地址                               } 
 
 track_script 
          { 
              chk_schedown 
           } 
} 
vrrp_instance VI_2
 { 
          interface eth0
          state MASTER           #此节点为主节点
          priority 101
          virtual_router_id 50
           garp_master_delay 1
authentication {      
                   auth_type PASS
                   auth_pass 12345678
                }
 
track_interface { 
                     eth0
                 } 
 
virtual_ipaddress { 
            172.16.16.8/16 dev eth0 label eth0:1 #配置对外的VIP地址
                              } 
 
track_script { 
                       chk_schedown 
                    } 
} 
 
virtual_server 172.16.16.7 80  #配置一个VIP 工作在TCP的80端口上 
 {                 
                
    delay_loop 6 #lb_algo rr #负载均衡的调度算法
    lb_kind DR #工作在DR模型上
    persistence_timeout 50 #是否启用IPVS持久连接
    protocol TCP  #采用的是TCP协议
    # sorry_server 192.168.16.2 1358 #所有服务挂了 ,出现的提示页面.要在这台服务器上开启http服务 
    real_server 192.168.16.2 80      #后面RIP地址
    { 
      weight 1 #权重
      HTTP_GET 
      {
          url 
              {         
                 path /    
                 status_code 200 
               }
         connect_timeout 3        
         nb_get_retry 3        
         delay_before_retry 3                         
      }
   } 
 
real_server 192.168.16.3 80 
    { 
                      weight 1 
   HTTP_GET 
        { 
           url
            { 
              path /
              status_code 200     
             }
                 connect_timeout 3nb_get_retry 3delay_before_retry 3    
         } 
     } 
} 
virtual_server 172.16.16.8 80  #配置一个VIP 工作在TCP的80端口上 
 {                 
                
       delay_loop 6 
       lb_algo rr 
       lb_kind DR 
       #persistence_timeout 50  
       protocol TCP  
       # sorry_server 192.168.16.2 1358 
real_server 192.168.16.2 80          #后面RIP地址
 { 
        weight 1 #权重
        HTTP_GET
            {
              url 
                  {
                     path /
                     status_code 200
                    }
                    connect_timeout 3 #每次测试3秒
                    nb_get_retry 3 #测试次数
                    delay_before_retry 3 #测试失败在测试3次
             }
 } 
 
real_server 192.168.16.3 80 
  { 
              weight 1 
HTTP_GET 
         { 
           url 
               { 
                  path /
                  status_code 200
                }
                 connect_timeout 3
                 nb_get_retry 3
                 delay_before_retry 3
          }
   } 
}

5)启动keepalive

五:keepalive+nginx 实现nginx的高可用

keepalive+nginx介绍

keepalive通过VRRP协议可以让两个或多个路由器实现接口地址漂移，达到多个设备对外地址一致性，进入让用户无法感知设备出现故障带来的无法访问服务的情况。

keepalive最初设计为lvs所设计，keepalive内置就可以配置lvs的所有功能，自动判断lvs出现故障的情况下，地址漂移到备用lvs上，自动判断后端服务器集群出现故障，从lvs列表中移除该服务器集群。

 

keepalive+lvs

检测lvs故障

处理方式

lvs1出现故障

每隔1秒发送通告报文

VIP漂移至lvs2

后端服务器集群故障

自定义检测后端服务器提供的服务

从ipvsadm列表中移除集群中的服务器节点

 

然而在nginx上，我们需要keepalive提供的功能为，当nginx前端调度器出现故障，可以把VIP地址漂移到另一台备用的nginx上。或到nginx服务处于关闭状态，可自动降低优先级，把VIP地址漂移到备用nginx上。

keepalive+nginx

检测方式

处理方式

nginx服务器故障

每隔1秒发送通告报文

VIP漂移至备用nginx

nginx服务故障

自定义脚本检测nginx服务是否运行

降低主节点优先级达到VIP漂移至nginx

后端服务器集群故障

keepalive无法判断

需要nginx提供的策略去判断

总结：keepalive+nginx

keepalive+nginxs实现的只能是使用VIP地址在nginx上漂移，别无其他作用，需要检测后端群集是否正常需要nginx提供的策略去判断，所以以下案例只能测试在nginx出现故障，或nginx进程停止运行后，能不能实现VIP漂移，需要测试集群出现故障，需要nginx的策略配置，在此案例中不详细介绍，参考nginx代理群集案例。

实验拓扑图：

Keepalived+LVS(nginx）高可用详解

实验环境介绍

服务器集群

集群节点

角色

IP配置

nginx高可用集群

nginx-1

主节点

10.1.16.78

nginx-1

备用节点

10.1.16.79

web负载均衡集群

http-1

提供web页面1

10.1.16.68

http-2

提供web页面2

10.1.16.69

web服务VIP 10.1.16.144

※·http-1配置

(配置一个简单的web站点，并启动服务)
yum  -y  install httpd 
echo  “This is my master web site : http://10.1.16.68” > /var/www/html/index.html
service httpd start
测试web1页面是否正常：
[root@http_1 ~]#curl 10.1.16.68
This is my master web site : http://10.1.16.68
※·http-2配置

    (配置一个简单的web站点，并启动服务) 




yum  -y  install httpd 
echo  “This is my master web site : http://10.1.16.68” > /var/www/html/index.html
service httpd start
测试web2页面是否正常
[root@http_1 ~]#curl 10.1.16.69
This is my master web site : http://10.1.16.69


※·nginx-1代理配置 


    yum -y install  nginx-1.10.0-1.el7.ngx.x86_64.rpm



    vim /etc/nginx/nginx.conf 



      http { 



    ......................
        upstream webserver {
                server 10.1.16.68:80;
                server 10.1.16.69:80;
        }
................................
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
.............................
    location / {
        index  index.html index.htm;
        proxy_pass http://webserver;
    }
............................


※·nginx-2代理配置 


yum -y install  nginx-1.10.0-1.el7.ngx.x86_64.rpm




    vim /etc/nginx/nginx.conf 



      http { 



    ......................
        upstream webserver {
                server 10.1.16.68:80;
                server 10.1.16.69:80;
        }
................................
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
.............................
    location / {
        index  index.html index.htm;
        proxy_pass http://webserver;
    }
............................


※·nginx-1的keepalive配置（主节点） 


! Configuration File for keepalived


 global_defs {
   notification_email {
     root@localhost
   }
   notification_email_from keepnainx@localhost
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id nginx_1
   vrrp_mcast_group4 224.0.100.16
}

vrrp_script  chk_nginx_down {
   script  "killall -0 nginx  && exit 0 || exit 1"
   interval  1
   weight  -5
}


vrrp_instance nginx_ha {
    state MASTER
    interface eno16777736
    virtual_router_id 44
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        10.1.16.144 dev eno16777736 label eno16777736:0
    }
        track_script {
        chk_nginx_down


}


※·小结 


keepalive和lvs结合非常的好用，可以检查后端集群的web健康状态，动态的在ipvs中删除或添加集群中的服务器，keekalive和lvs结合非常紧密，可以通过自身管理lvs的调度规则。


keeplive和nginx的配置，可以实现nginx的高可用，实现的方式为VIP地址的动态转移，但是无法判断后端的群集中服务器的健康状态，需要nginx自身的规则去管理。通过keeplive的脚本监控功能，可以管理本机上相关的nginx进程是否正常运行。 通过keepalive与nginx的实验，keepalive实现其他服务的高可用也是没有问题的，通过相关的脚本可以监控服务的健康状态。 



                                                        
原创文章，作者：liudehua666，如若转载，请注明出处：http://www.178linux.com/75724
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