keepalived高可用

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本文详细介绍了如何在CentOS 8环境中使用Keepalived实现Nginx/HTTPD的高可用，包括安装配置、VIP管理、故障转移和状态监控，确保服务连续性。

keepalived高可用

1. keepalived简介

1.1 keepalived是什么？

Keepalived 软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，用来管理并监控LVS集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的VRRP功能。因此，Keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解决方案软件。

Keepalived软件主要是通过VRRP协议实现高可用功能的。VRRP是Virtual Router RedundancyProtocol(虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP出现的目的就是为了解决静态路由单点故障问题的，它能够保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行。

所以，Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能，同时还具有对LVS下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用功能。

keepalived官网

1.2 keepalived的重要功能

keepalived 有三个重要的功能，分别是：

管理LVS负载均衡软件
实现LVS集群节点的健康检查
作为系统网络服务的高可用性（failover）

1.3 keepalived高可用故障转移的原理

Keepalived 高可用服务之间的故障切换转移，是通过 VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虚拟路由器冗余协议）来实现的。

在 Keepalived 服务正常工作时，主 Master 节点会不断地向备节点发送（多播的方式）心跳消息，用以告诉备 Backup 节点自己还活看，当主 Master 节点发生故障时，就无法发送心跳消息，备节点也就因此无法继续检测到来自主 Master 节点的心跳了，于是调用自身的接管程序，接管主 Master 节点的 IP 资源及服务。而当主 Master 节点恢复时，备 Backup 节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务，恢复到原来的备用角色。

那么，什么是VRRP呢？
VRRP ,全称 Virtual Router Redundancy Protocol ,中文名为虚拟路由冗余协议，VRRP的出现就是为了解决静态踣甶的单点故障问题，VRRP是通过一种竞选机制来将路由的任务交给某台VRRP路由器的。

1.4 keepalived原理

1.4.1 keepalived高可用架构图

1.4.2 keepalived工作原理描述

Keepalived高可用对之间是通过VRRP通信的，因此，我们从 VRRP开始了解起：

VRRP,全称 Virtual Router Redundancy Protocol,中文名为虚拟路由冗余协议，VRRP的出现是为了解决静态路由的单点故障。
VRRP是通过一种竟选协议机制来将路由任务交给某台 VRRP路由器的。
VRRP用 IP多播的方式（默认多播地址（224.0_0.18))实现高可用对之间通信。
工作时主节点发包，备节点接包，当备节点接收不到主节点发的数据包的时候，就启动接管程序接管主节点的开源。备节点可以有多个，通过优先级竞选，但一般 Keepalived系统运维工作中都是一对。
VRRP使用了加密协议加密数据，但Keepalived官方目前还是推荐用明文的方式配置认证类型和密码。

介绍完 VRRP,接下来我再介绍一下 Keepalived服务的工作原理：

Keepalived高可用是通过 VRRP 进行通信的， VRRP是通过竞选机制来确定主备的，主的优先级高于备，因此，工作时主会优先获得所有的资源，备节点处于等待状态，当主挂了的时候，备节点就会接管主节点的资源，然后顶替主节点对外提供服务。

在 Keepalived 服务之间，只有作为主的服务器会一直发送 VRRP 广播包,告诉备它还活着，此时备不会枪占主，当主不可用时，即备监听不到主发送的广播包时，就会启动相关服务接管资源，保证业务的连续性.接管速度最快可以小于1秒。

2. keepalived实现httpd高可用

环境说明

系统信息	主机名	IP
centos-8	master	192.168.10.201
centos-8	slave	192.168.10.203

本次高可用虚拟IP（VIP）地址暂定为 192.168.10.250

2.1 keepalived安装

关闭防火墙selinux

##主服务器
[root@master ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@master ~]# sed -ri 's/^(SELINUX=).*/\1disabled/g' /etc/selinux/config
[root@master ~]# setenforce 0

##备服务器
[root@slave ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@slave ~]# sed -ri 's/^(SELINUX=).*/\1disabled/g' /etc/selinux/config
[root@slave ~]# setenforce 0

安装keepalived

##主服务器
[root@master ~]# yum -y install epel-release.noarch
[root@master ~]# yum -y install keepalived
[root@master ~]# rpm -qa | grep keepalived
keepalived-2.1.5-6.el8.x86_64

##备服务器
[root@slave ~]# yum -y install epel-release.noarch
[root@slave ~]# yum -y install keepalived
[root@slave ~]# rpm -qa | grep keepalived
keepalived-2.1.5-6.el8.x86_64
**注意，安装完不要先启动

在主备机上分别安装httpd

##主服务器
[root@master ~]# yum -y install httpd
//写入网页文件，用来区分主备服务器
[root@master ~]# echo master web1 > /var/www/html/index.html
[root@master ~]# systemctl enable --now httpd
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service → /usr/lib/systemd/system/httpd.service.


##备服务器
[root@slave ~]# yum -y install httpd
[root@slave ~]# echo slave web2 > /var/www/html/index.html
[root@slave ~]# systemctl enable --now httpd
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service → /usr/lib/systemd/system/httpd.service.

访问试试

2.2 配置keepalived

配置主keepalived

[root@master ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id ht01
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 91
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass luochuran
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.250
    }
}

virtual_server 192.168.10.250 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.10.201 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    
    real_server 192.168.10.203 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

[root@master ~]# systemctl enable --now keepalived.service

配置备keepalived

[root@slave ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id ht02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 91
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass luochuran
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.250
    }
}

virtual_server 192.168.10.250 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.10.201 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    
    real_server 192.168.10.203 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

[root@slave ~]# systemctl enable --now keepalived.service

2.3 查看VIP在哪里

查看master的IP

[root@master ~]# ip a
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 fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:77:cc:9a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.201/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.10.250/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe77:cc9a/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

查看slave的IP

[root@slave ~]# ip a
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 fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:67:09:bd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.203/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe67:9bd/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

停掉备服务器上的httpd服务

[root@slave ~]# systemctl stop httpd.service 
[root@slave ~]# ss -antl
State      Recv-Q     Send-Q          Local Address:Port           Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*
LISTEN     0          128                      [::]:22                     [::]:*

访问VIP试试

成功访问到主服务器

2.4 让keepalived监控httpd的状态

keepalived通过脚本来监控httpd的状态

在master上编写脚本

[root@master ~]# mkdir /scripts
[root@master ~]# cd /scripts/
[root@master scripts]# vim check_ht.sh
#!/bin/bash
httpd_status=$(ps -ef|grep -Ev "grep|$0"|grep '\bhttpd\b'|wc -l)
if [ $httpd_status -lt 1 ];then
    systemctl stop keepalived
fi

[root@master scripts]# chmod +x check_ht.sh 
[root@master scripts]# ll
total 4
-rwxr-xr-x 1 root root 142 Oct 21 03:56 check_ht.sh

在slave上编写脚本

[root@slave ~]# mkdir /scripts
[root@slave ~]# cd /scripts/
[root@slave scripts]# vim notify.sh
#!/bin/bash
VIP=$2
sendmail (){
        subject="${VIP}'s server keepalived state is translate"
        content="`date +'%F %T'`: `hostname`'s state change to master"
        echo $content | mail -s "$subject" 1225514226@qq.com
}

case "$1" in
  master)
        httpd_status=$(ps -ef|grep -Ev "grep|$0"|grep '\bhttpd\b'|wc -l)
        if [ $httpd_status -lt 1 ];then
            systemctl start httpd
        fi
        sendmail
  ;;

  backup)
        httpd_status=$(ps -ef|grep -Ev "grep|$0"|grep '\bhttpd\b'|wc -l)
        if [ $httpd_status -gt 0 ];then
            systemctl stop httpd
        fi
  ;;

  *)
        echo "Usage:$0 master|backup VIP"
  ;;
esac

[root@slave scripts]# chmod +x notify.sh 
[root@slave scripts]# ll
总用量 4
-rwxr-xr-x 1 root root 665 10月 21 04:03 notify.sh

在keepalived配置文件中加入监控脚本

配置主服务器

[root@master ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id ht01
}

vrrp_script httpd_check {				
    script "/scripts/check_ht.sh"
    interval 1
    weight -20
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 91
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass luochuran
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.250
    }
    track_script {
        httpd_check
    }
}

virtual_server 192.168.10.250 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.10.201 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    
    real_server 192.168.10.203 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

配置备服务器

[root@slave ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id ht02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 91
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass luochuran
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.250
    }
    notify_master "/scripts/notify.sh master 192.168.10.250"
    notify_backup "/scripts/notify.sh backup 192.168.10.250"
}

virtual_server 192.168.10.250 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.10.201 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    
    real_server 192.168.10.203 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

[root@slave ~]# systemctl restart keepalived.service

直接访问VIP看看

访问的是主服务器的页面

我们模拟主服务器宕机，将主服务器上的httpd服务停掉

##在主服务器上关闭服务后，可以看到VIP已经消失
[root@master ~]# systemctl stop httpd
[root@master ~]# ss -antl
State      Recv-Q     Send-Q          Local Address:Port           Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*
LISTEN     0          128                      [::]:22                     [::]:*
[root@master ~]# ip a
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 fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:77:cc:9a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.201/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe77:cc9a/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

##查看备服务器上的VIP和httpd服务端口
[root@slave ~]# ss -antl
State      Recv-Q     Send-Q          Local Address:Port           Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*
LISTEN     0          128                         *:80                        *:*
LISTEN     0          128                      [::]:22                     [::]:*
[root@slave ~]# ip a
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 fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:67:09:bd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.203/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.10.250/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe67:9bd/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

再次访问VIP查看

访问到备服务器的页面

再把主服务上的服务开启

[root@master ~]# systemctl start httpd
[root@master ~]# systemctl start keepalived
[root@master ~]# ss -antl
State      Recv-Q     Send-Q          Local Address:Port           Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*
LISTEN     0          128                         *:80                        *:*
LISTEN     0          128                      [::]:22                     [::]:*
[root@master ~]# ip a
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 fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:77:cc:9a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.201/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.10.250/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe77:cc9a/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
       
##备服务器VIP和服务消失
[root@slave ~]# ip a
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
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