Linux集群架构 keepalived配置高可用 LVS

最新推荐文章于 2024-10-09 16:15:55 发布
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文章标签： 运维 操作系统 开发工具
原文链接：https://my.oschina.net/u/3993226/blog/2995562
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Linux集群概述

根据功能划分为两大类：高可用和负载均衡

高可用集群

• 高可用集群通常为两台服务器，一台工作，另外一台作为冗余，当提供服务的机器宕机，冗余将接替继续提供服务
• 实现高可用的开源软件有：heartbeat、keepalived

 

负载均衡

• 负载均衡集群，需要有一台服务器作为分发器，它负责把用户的请求分发给后端的服务器处理，在这个集群里，除了分发器外，就是给用户提供服务的服务器了，这些服务器数量至少为2
• 实现负载均衡的开源软件有LVS、keepalived、haproxy、nginx，商业的有F5、Netscaler

 

keepalived

Keepalived通过VRRP（virtual router redundancy protocol）虚拟路由冗余协议来实现高可用。在这个协议里会将多台功能相同的路由器组成一个小组，这个小组会有1个master角色和N（N≥1）个backup角色。
Keepalived有三个模块：core、check、vrrp。其中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模块负责健康检查，vrrp负责实现vrrp协议。
 

keepalived配置高可用集群

1.首先准备两台机器，都安装keepalived （137和139，137作为master，139作为backup）


A机器，安装keepalived

[root@harry-01 ~]# yum install -y keepalived

 

B机器，安装keepalived

[root@harry-01 ~]# yum install -y keepalived
这里使用 nginx ，把它作为一个高可用的对象——>使用nginx作为演示对象的原因，因为nginx在工作中，在生产环境中，很多企业把nginx做一个负载均衡器
假设nginx一旦挂掉，那么后端所有的web，即使说是正常的，那也无法访问
若是A、B机器没有装nginx服务，可以直接 yum安装
若是lnmp安装过nginx，则不需要安装了（源码包安装的nginx）直接yum安装的nginx，两者很容易区分（PS：有时直接yum安装不了，需要安装yum扩展源——>yum install -y epel-release）
 
[root@harry-01 local]# yum -y install nginx 

[root@harry-01 local]# system
[root@harry-01 local]# systemctl start nginx 
[root@harry-01 local]# ps aux | grep nginx
root       5396  0.0  0.1 125008  2116 ?        Ss   08:34   0:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx
nginx      5397  0.0  0.1 125396  3152 ?        S    08:34   0:00 nginx: worker process
root       5406  0.0  0.0 112724   988 pts/0    S+   08:35   0:00 grep --color=auto nginx
[root@harry-01 local]#
2.更改keepalived配置文件

默认的配置文件路径在/etc/keepalived/keepalived.conf

清空文件的快捷键方法 > !$


A机器更改配置文件

[root@harry-01~]# ls /etc/keepalived/keepalived.conf 

/etc/keepalived/keepalived.conf

[root@harry-01 ~]# > !$        //直接清空文件内容了

> /etc/keepalived/keepalived.conf

[root@harry-01 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf

[root@harry-01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf   //去文件地址去下载内容

将拷贝的内容复制进去

只需要改网卡名字和漂移IP为192.168.31.137

####################### #  全局配置 #######################

global_defs {                            //global_defs 全局配置标识

   notification_email {               //notification_email用于设置报警邮件地址

han1118feng@163.com           //可以设置多个，每行一个

   }

   notification_email_from root@aminglinux.com    //设置邮件发送地址  

   smtp_server 127.0.0.1                //设置邮件的smtp server地址

   smtp_connect_timeout 30            //设置连接smtp sever超时时间

   router_id LVS_DEVEL

}

 

###################### #  VRRP配置 ######################

vrrp_script chk_nginx {               

    script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"   //检查服务是否正常，通过写脚本实现，脚本检查服务健康状态

    interval 3                      //检查的时间间断是3秒

}

vrrp_instance VI_1 {                        //VRRP配置标识 VI_1是实例名称 

    state MASTER                           //定义master相关

    interface eno16777736                        //通过vrrp协议去通信、去发广播。配置时，需注意自己的网卡名称

    virtual_router_id 51                   //定义路由器ID ，配置的时候和从机器一致

    priority 100                              //权重，主角色和从角色的权重是不同的

    advert_int 1                            //设定MASTER与BACKUP主机质检同步检查的时间间隔，单位为秒

    authentication {                       //认证相关信息

        auth_type PASS                   //这里认证的类型是PASS

        auth_pass aminglinux>com   //密码的形式是一个字符串

    }

    virtual_ipaddress {                  //设置虚拟IP地址 (VIP),又叫做漂移IP地址

        192.168.31.137   //更改为192.168.74.100

    }

    track_script {               //加载脚本 

        chk_nginx            

    }

}

 

保存退出

3.virtual_ipaddress：简称VIP，这个vip，两台机器，一个主，一个从，正常的情况是主在服务，主宕掉了，从起来了，从启动服务，从启动nginx以后，，启动以后，访问那个IP呢？把域名解析到那个IP上呢？假如解析到主上，主宕掉了，所以这个，需要定义一个公有IP（主上用的IP，从上也用的IP）；这个IP是随时去配置的

4.定义监控脚本

 

脚本路径在keepalived配置文件中有定义，路径为/usr/local/sbin/check_ng.sh

A机器定义监控脚本

[root@harry-01 ~]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh

 

#!/bin/bash

#时间变量，用于记录日志

d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`

#计算nginx进程数量

n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`

#如果进程为0，则启动nginx，并且再次检测nginx进程数量，

#如果还为0，说明nginx无法启动，此时需要关闭keepalived

if [ $n -eq "0" ]; then

        /etc/init.d/nginx start

        n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`

        if [ $n2 -eq "0"  ]; then

                echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log

                systemctl stop keepalived

        fi

fi

 

保存退出
“脑裂”，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“应用服务”，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
如何判断脑裂？
分别在两台机查看当前服务器是否拥有虚拟IP，如果两台服务器都拥有，则说明发生了脑裂，证明目前双机通信出现问题，产生此问题的原有在于 两台服务器都探测不到组内其他服务器的状态（心跳请求无法正常响应），私自判定另一台服务器挂起，则抢占虚拟IP，脑裂的出现是不被允许的，解决此问题的方法为检查防火墙设置（关闭防火墙）或者使用串口通信。
 
5.脚本创建完之后，还需要改变脚本的权限（不更改权限，就无法自动加载脚本，那就无法启动keepalived服务）
[root@harry-01 ~]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh 
[root@harry-01 ~]#
6.启动keepalived服务，并查看是否启动成功（PS：启动不成功，有可能是防火墙未关闭或者规则限制导致的）
  • systemctl stop firewalld 关闭firewalld
  • iptables -nvL
  • setenforce 0 临时关闭selinux
  • getenforce命令查看是否为Permissive
  • 这时再来启动keepalived，就会看到keepalived进程服务了
[root@harry-01 ~]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
[root@harry-01 ~]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh 
[root@harry-01 ~]# systemctl start keepalived 
[root@harry-01 ~]# ps aux | grep keepalived 
root       5381  0.0  0.0 118588  1392 ?        Ss   08:54   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       5382  0.0  0.1 129516  3300 ?        S    08:54   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       5383  0.4  0.1 129456  2828 ?        S    08:54   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       5443  0.0  0.0 112724   992 pts/0    S+   08:54   0:00 grep --color=auto keepalived
[root@harry-01 ~]#
7.查看nginx服务进程
[root@harry-01 ~]# ps aux | grep nginx 
root       5418  0.0  0.0  45816  1136 ?        Ss   08:54   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/ngin/conf/nginx.conf
nobody     5422  0.0  0.2  48304  4028 ?        S    08:54   0:00 nginx: worker process
nobody     5423  0.0  0.2  48304  3772 ?        S    08:54   0:00 nginx: worker process
root       5584  0.0  0.0 112724   988 pts/0    S+   08:55   0:00 grep --color=auto nginx
[root@harry-01 ~]#
8.这时停止nginx服务
[root@harry-01 ~]# /etc/init.d/nginx stop
Stopping nginx (via systemctl):                            [  确定  ]
9.再来查看nginx服务进程，会看到自动加载了
[root@harry-01 ~]# ps aux | grep nginx 
root       5910  0.0  0.0  45816  1128 ?        Ss   08:57   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/ngin/conf/nginx.conf
nobody     5912  0.0  0.2  48304  3768 ?        S    08:57   0:00 nginx: worker process
nobody     5913  0.0  0.2  48304  3768 ?        S    08:57   0:00 nginx: worker process
root       5929  0.0  0.0 112724   988 pts/0    S+   08:57   0:00 grep --color=auto nginx
[root@harry-01 ~]#
10.keepalived日志文件路径  ------ /var/log/messages
 
11.查看ip地址，使用 ip addr 命令，而不能使用ifconfig命令，因为 ifconfig命令 是无法查看到vip192.168.133.100这个IP的
[root@harry-01 ~]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:d9:20:3c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.31.136/24 brd 192.168.31.255 scope global noprefixroute dynamic ens33
       valid_lft 1789sec preferred_lft 1789sec
    inet 192.168.188.100/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.31.137/24 brd 192.168.31.255 scope global secondary ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::fa79:e339:c3:340/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@harry-01 ~]#
检查A、B 机器下防火墙和selinux是否关闭了，若没有关闭，可能会导致实验失败
  • systemctl stop firewalld 关闭firewalld
  • iptables -nvL
  • setenforce 0 临时关闭selinux
  • getenforce命令查看是否为Permissive

 

backup 机器配置

1.关闭B机器的防火墙和selinux
  • iptables -F 清空规则
  • setenforce 0 临时关闭selinux
2.自定义B机器keepalived配置文件，更改虚拟IP和主一样的

首先清空B机器keepalived里面自带的配置文件

[root@harry-01~]# > /etc/keepalived/keepalived.conf 

[root@harry-01 ~]# cat !$

cat /etc/keepalived/keepalived.conf

[root@harry-01 ~]# 

 

然后复制配置文件并粘贴进去，更改虚拟IP和主一样的

[root@harry-01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

 

 

global_defs {

   notification_email {

     aming@aminglinux.com

   }

   notification_email_from root@aminglinux.com

   smtp_server 127.0.0.1

   smtp_connect_timeout 30

   router_id LVS_DEVEL

}

vrrp_script chk_nginx {

    script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"

    interval 3

}

vrrp_instance VI_1 {

    state BACKUP        //这里 和master不一样的名字

    interface eno16777736        //网卡和当前机器一致，否则无法启动keepalived服务

    virtual_router_id 51        //和主机器 保持一致

    priority 90            //权重，要比主机器小的数值

    advert_int 1

    authentication {

        auth_type PASS

        auth_pass aminglinux>com

    }

    virtual_ipaddress {

        192.168.31.139     //这里更改为192.168.31.137
    }

    track_script {

        chk_nginx

    }

}

 

保存退出
3.定义监控脚本，路径再keepalived里面已定义过

这个脚本和主上的脚本有一点区别，启动nginx的命令不同，因为一个是yum安装，一个是源码包安装

#时间变量，用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`
#计算nginx进程数量
n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
#如果进程为0，则启动nginx，并且再次检测nginx进程数量，
#如果还为0，说明nginx无法启动，此时需要关闭keepalived
if [ $n -eq "0" ]; then
        systemctl start nginx
        n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
        if [ $n2 -eq "0"  ]; then
                echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
                systemctl stop keepalived
        fi
fi
~
4.改动脚本的权限，设置为755权限
 
[root@harry-01 local]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh 
[root@harry-01 local]#
5. B机器启动keepalived服务
[root@harry-01 local]# systemctl start keepalived 
[root@harry-01 local]# ps aux | grep keep
root       6850  0.0  0.0 118588  1392 ?        Ss   09:22   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       6851  0.0  0.1 129516  3296 ?        S    09:22   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       6852  0.0  0.1 129456  2824 ?        S    09:22   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       6899  0.0  0.0 112724   988 pts/0    R+   09:22   0:00 grep --color=auto keep
[root@harry-01 local]#
 

测试高可用

模拟线上生产环境，主机器宕机环境，最简单直接的方法，就是直接关闭keepalived服务
关闭master机器（即A机器）上的keepalived服务关闭
[root@harry-01 ~]# systemctl stop keepalived
[root@harry-01 ~]#
查看A机器上的VIP被已经释放掉了

671707e147aee82e0176fb183df743dcac4.jpg

查看backup机器（即B机器）在监听VIP

f6f073ec901c493452f3a07abdcc47c858e.jpg

查看B机器日志
[root@harry-01 local]# tail /var/log/messages
Dec 31 11:06:55 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:06:55 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:06:55 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:06:55 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:07:00 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:07:00 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: VRRP_Instance(VI_1) Sending/queueing gratuitous ARPs on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:07:00 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:07:00 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:07:00 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
Dec 31 11:07:00 harry-01 Keepalived_vrrp[14579]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.31.100
 在生产环境中，可能会用到2-3台backup角色, vim /etc/keepalived/keepalived.conf 这里面的权重调成不通级别，权重越高优先级越高！除了nginx服务的话，还可以做MySQL的高可用集群服务。（做mysql的高可用，一定要保证两边的数据一致）
 

负载均衡集群介绍

•主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等

• 其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用

• keepalived的负载均衡功能其实就是lvs

• lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种

• 相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求

 

LVS介绍 

LVS是基于tcp/ip做的路由和转发，稳定性和效率很高，LVS最新版本是基于Linux内核2.6。LVS常见的模式有三种：NAT、DR、IP Tunnel。LVS架构中有一个核心角色叫分发器（Load Balance），用于分发客户的各种请求，另外还有诸多服务器（real server，简称rs），用于处理用户各种请求。
 

NAT模式

•这种模式借助iptables的nat表来实现
• 用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去
• rs需要设定网关为分发器的内网ip
• 用户请求的数据包和返回给用户的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈
• 在nat模式中，只需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源

8b44510ecd56619dc669400dcee6ce069a2.jpg 

 

在该模式中，load balancer是限制该架构处理用户请求的一个瓶颈，所以该模式比较适合小模式的集群（服务器rs在10台以内）；该模式的优势是节省公网资源。

 

LVS IP Tunnel模式

•这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，我们把它叫做vip
• 客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包做一个加工，会把目标IP改为rs的IP，这样数据包就到了rs上
• rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
 
8a674e32277d6ccf716f9a733b6a0a89d09.jpg

 

LVS DR模式

• 这种模式，也需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，也就是vip
• 和IP Tunnel不同的是，它会把数据包的MAC地址修改为rs的MAC地址
• rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己

7d3e8c69ce85f9e85dcee64d2a7801d9a08.jpg

 

LVS调度算法

•轮询 Round-Robin  rr
• 加权轮询 Weight Round-Robin wrr
• 最小连接 Least-Connection lc
• 加权最小连接 Weight Least-Connection wlc
• 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblc
• 带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication  lblcr
• 目标地址散列调度 Destination Hashing dh
 源地址散列调度 Source Hashing  sh

常用的是前面四种算法。

 

LVS NAT模式搭建

准备工作

网络准备

三台机器

分发器（调度器director）
内网：192.168.8.133 外网：192.168.75.128

real server1（real1）
内网：192.168.8.134 设置网关为： 192.168.8.133

real server2（real2）
内网：192.168.8.135 设置网关为： 192.168.8.133

防火墙（ 分别在三台机器进行以下操作）

关闭系统防火墙：

[root@real1 ~]# systemctl stop firewalld

[root@real1 ~]# systemctl disable firewalld

 

关闭SELinux：

[root@director ~]# setenforce 0

[root@director ~]# vim /etc/selinux/config

SELINUX=disabled
以下操作在real1和real2中进行：

安装iptables服务：

[root@real1 ~]#yum install -y iptables-services 

 

设置iptables服务：

[root@real1 ~]# iptables -F

[root@real1 ~]# service iptables save

iptables: Saving firewall rules to /etc/sysconfig/iptables:[  确定  ]
进行该设置的原因是NAT模式是基于防火墙nat表的一种模式，所以会使用iptables规则。

 

开始搭建

配置director：


安装ipvsadm工具：  

[root@director ~]# yum install -y ipvsadm  

 

配置ipvsadm脚本：

[root@director ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

#! /bin/bash

# director 服务器上开启路由转发功能

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

# 关闭icmp的重定向

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects

# 注意区分网卡名字，adai的两个网卡分别为ens33和ens37

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirects

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects

# director 设置nat防火墙

iptables -t nat -F

iptables -t nat -X

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.8.0/24  -j MASQUERADE

# director设置ipvsadm规则

IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'

$IPVSADM -C

#-C=clear，清除规则

$IPVSADM -A -t 192.168.75.128:80 -s rr 

#-A：=add，添加规则；-t：=tcp；-s 指定算法；

#在此可以添加-p：指定超时时间（解决session问题：保证同一请求被分发到同一rs上）

#因为添加-p选项后会影响测试效果，所以在此不加该参数（注：时间不能设置为0）

$IPVSADM -a -t 192.168.75.128:80 -r 192.168.8.134:80 -m -w 1

$IPVSADM -a -t 192.168.75.128:80 -r 192.168.8.135:80 -m -w 1

#-a：=add，增加nat架构中的rs；-r：指定rs的IP；-m：指定LVS模式为NAT（masquerade）

#-w：=weight，指定权重

 

执行该脚本：  

[root@director ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

#注：执行该脚本时无错误输出说明没问题。

 

查看ipvsadm规则：

[root@director ~]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP  192.168.75.128:80 rr

  -> 192.168.8.134:80             Masq    1      1          3         

  -> 192.168.8.135:80             Masq    1      0          4

 

配置rs：

在两台rs上安装Nginx，并分别设置其主页用来区分两台机器。


[root@real1 ~]# yum install -y nginx

[root@real1 ~]# systemctl start nginx

 

编辑rs1主页：

[root@real1 ~]# vim /usr/share/nginx/html/index.html

This is real server 1. 

 

编辑rs2主页：

[root@real2 ~]# vim /usr/share/nginx/html/index.html

This is real server 2.

测试

访问公网IP：192.168.75.128


[root@director ~]# curl 192.168.75.128

This is real server 2. 

[root@director ~]# curl 192.168.75.128

This is real server 1.

[root@director ~]# curl 192.168.75.128

This is real server 2. 

[root@director ~]# curl 192.168.75.128

This is real server 1.

[root@director ~]# curl 192.168.75.128

 

转载于:https://my.oschina.net/u/3993226/blog/2995562

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