LVS+Keepalived高可用集群_国外高可用集群案例-优快云博客

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一、高可用集群简介

1、什么是高可用集群

高可用集群（High Availability Cluster，简称HA Cluster)，是指以减少服务中断时间为目的的服务器集群技术。它通过保护用户的业务程序对外不间断提供的服务，把因软件、硬件、人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度。

2、高可用集群衡量标准

通常用平均无故障时间(MTTF:mean time tofailure)来度量系统的可靠性,用平均故障维修时间（MTTR: meantime to restoration）来度量系统的可维护性。于是可用性被定义为: HA=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%。
· 具体HA衡量标准：

描述	通俗叫法	可用性级别	年度停机时间
基本可用性	2个9	99%	87.66小时
较高可用性	3个9	99.9%	8.8小时
具有故障自动恢复能力的可用性	4个9	99.99%	53分钟
极高可用性	5个9	99.999%	5分钟

3、自动切换/故障转移（failovwe）

自动切换阶段某一主机如果确认对方故障，则正常主机除继续进行原来的任务，还将依据各种容错备援模式接管预先设定的备援作业程序，并进行后续的程序服务。
通俗地说，即当A无法为客户服务时，系统能够自动地切换，使B能够及时地顶上继续为客户提供服务，且客户感觉不到这个为他提供服务的对象已经更换。
通过上面判断节点故障后，将高可用集群资源（如VIP、httpd等）从该不具备法定票数的集群节点转移到故障转移域(Failover Domain，可以接收故障资源转移的节点）。

4、自动侦测：

自动侦测阶段由主机上的软件通过冗余侦测线，经由复杂的监听程序，逻辑判断，来相互侦测对方运行的情况。
常用的方法是:集群各节点间通过心跳信息判断节点是否出现故障。
（1）脑裂：
· 脑裂简介：
在高可用（HA）系统中，当联系2个节点的“心跳线"断开时，本来为一整体、动作协调的HA系统，就分裂成为2个独立的个体。由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障。两个节点上的HA软件像“裂脑人"一样，争抢“共享资源"、争起用服务"，就会发生严重后果——或者共享资源被瓜分、2边"服务"都起不来了;或者2边“服务"都起来了，但同时读写"共享存储"，导致数据损坏（常见如数据轮询着的联机日志出错）。
· 脑裂产生的原因：
· 常见的解决方案：
1）添加冗余的心跳线
例如:双线条线（心跳线也HA），尽量减少“裂脑"发生几率;
2)启用磁盘锁
正在服务一方锁住共享磁盘，“裂脑"发生时，让对方完全“抢不走"共享磁盘资源。但使用锁磁盘也会有一个不小的问题，如果占用共享盘的一方不主动"解锁"，另一方就永远得不到共享磁盘。现实中假如服务节点突然死机或崩溃，就不可能执行解锁命令。后备节点也就接管不了共享资源和应用服务。于是有人在HA中设计了“智能"锁。即:正在服务的一方只在发现心跳线全部断开（察觉不到对端）时才启用磁盘锁。平时就不上锁了。
3）设置仲裁机制
例如设置参考IP(如网关IP或某一个服务器），当心跳线完全断开时，2个节点都各自ping一下参考IP，不通则表明断点就出在本端。不仅“心跳"、还兼对外“服务"的本端网络链路断了，即使启动（或继续）应用服务也没有用了，那就主动放弃竞争，让能够ping通参考IP的一端去起服务。更保险一些，ping不通参考IP的一方干脆就自我重启，以彻底释放有可能还占用着的那些共享资源:

4）裂脑的监控报警

5、其他高可用方案：heartbeat、pacemaker、piranha (web页面)

二、Keepalived

1、什么是keepalived

· keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件，用来防止单点故障。

2、Keepalived的工作原理

· keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router RedundancyProtocol，即虚拟路由冗余协议。
将N台提供相同功能的服务器组成一个服务器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip（该服务器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip) , master会发组播，当backup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
· 组播：lPV4总共三种通信方式:单播，组播，广播。组播是指以224.0.0.0地址作为通信地址的一种方式。

3、Vrrp协议（略）

4、Keepalived的主要三个模块

分别是core、check和vrrp。
· core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。
· check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。
· vrrp模块是来实现VRRP协议的。

三、实战案例1：

1、准备环境：

Server1:  192.168.100.131
Server2:  192.168.100.133
VIP：     192.168..100.140

2、操作步骤：
·sever1：
（1）在server1上安装keepalived：
在这里插入图片描述
（2）编辑keepalived的配置文件：清空配置文件里面的所有内容：

（注意：“! Configuration File for keepalived”是keepalived的文档说明，一定要在第一行）

（红框表示与主服务器不同的配置）
（3）启动keepalived.service：
在这里插入图片描述
（4）安装nginx：

（5）修改一下nginx网页中的内容，等下方便识别：

（6）启动nginx、keepalived：

（7）真机访问192.168.100.131：

· server2：
（1）在server2上安装keepalived：

（2）编辑keepalived的配置文件：清空配置文件里面的所有内容：
在这里插入图片描述

（3）安装nginx：

（4）修改一下nginx网页中的内容，等下方便识别：

（5）启动nginx：
（6）访问：

（7）启动keepalived：

（8）测试：访问VIP：

断开主服务器的网络连接之后访问：

3、关于keepalived对nginx状态未知的问题
·Keepalived是个网络层面的协议问题，它只关心这台机器的IP在不在，但是如果这台机器的服务停了keepalived是无感知的
4、解决方案：使keepalived与某个程序产生关联（这里以nginx为例）
（1）添加nginx监控脚本：
在这里插入图片描述

给权限

这个脚本每个服务器都要做
所以我们给另外一个服务器传过去：

也给权限：

（2）编辑配置文件：
· 注意刚才我们的配置文件注释的地方：现在我们把注释给取消掉：
呃…：下图的global{}配置中应该是“router_id”，少写了一个r
在这里插入图片描述
“chk_nginx”对应上面的策略名（vrrp_script chk_nginx）
（Sever2的的配置文件也要记得取消注释哦~）
（3）测试：
1）把sever1的nginx停掉：

2）重启keepalived：

3）查看nginx状态：

· 可以使用crontab制定周期任务定期去执行这个脚本。当然也可以用zabbix进行监控。

四、实战案例2：

· LVS+keepalived集群：
在这里插入图片描述
1、准备环境：

192.168.100.131   DR1        负载均衡器     master
192.168.110.134	  DR2        负载均衡器	  backup
192.168.100.135	  rs1		   web1
192.168.100.136   rs2		   web2

2、在master上安装配置keepalived：
在这里插入图片描述
提示：ipvsadm不用启动
3、在master上修改配置文件：（老规矩，先删除文件里面的内容）：

4、在backup上安装keepalived：

5、拷贝master上的keepalived.conf到backup上：

6、拷贝后，修改配置文件：
需要修改的有：
（1）router_id Director 2
（2）State BACKUP
（3）Priority 120
在这里插入图片描述
7、启动master和backup的keepalived服务：

8、重启这两塔机器：reboot
9、web服务器配置（两台web服务器配置相同）
（1）安装apache：

（2）启动Apache：

查看端口：

（3）配置虚拟IP：

（4）重启网卡：
在这里插入图片描述
（5）配置路由：

（6）配置ARP：

（7）重启机器：reboot
（8）查看master：

10、测试：
访问192.168.100.150：

如果19.168.100.131断开连接，192.168.100.134马上就会政变：