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Nginx之Keepalived

1. Keepalived 高可用基本概述

1.1 什么是高可用

一般是指2台机器启动着完全相同的业务系统,当有一台机器down机了,另外一台服务器就能快速的接管,对于访问的用户是无感知的。

1.2 高可用通常使用什么软件?

硬件通常使用 F5软件通常使用 keepalived

1.3 keepalived是如何实现高可用的?

keepalived软件是基于VRRP协议实现的,VRRP虚拟路由冗余协议,主要用于解决单点故障问题

1.4 那么VRRP是如何诞生的,原理又是什么?

比如公司的网络是通过网关进行上网的,那么如果该路由器故障了,网关无法转发报文了,此时所有人都无法上网了,怎么办?

通常做法是给路由器增加一台北街店,但是问题是,如果我们的主网关master故障了,用户是需要手动指向backup的,如果用户过多修改起来会非常麻烦。

问题一:假设用户将指向都修改为backup路由器,那么master路由器修好了怎么办?
问题二:假设Master网关故障,我们将backup网关配置为master网关的ip是否可以?

其实是不行的,因为PC第一次通过ARP广播寻找到Master网关的MAC地址与IP地址后,会将信息写到ARP的缓存表中,那么PC之后连接都是通过那个缓存表的信息去连接,然后进行数据包的转发,即使我们修改了IP但是Mac地址是唯一的,pc的数据包依然会发送给master。(除非是PC的ARP缓存表过期,再次发起ARP广播的时候才能获取新的backup对应的Mac地址与IP地址)

如何才能做到出现故障自动转移,此时VRRP就出现了,我们的VRRP其实是通过软件或者硬件的形式在Master和Backup外面增加一个虚拟的MAC地址(VMAC)与虚拟IP地址(VIP),那么在这种情况下,PC请求VIP的时候,无论是Master处理还是Backup处理,PC仅会在ARP缓存表中记录VMAC与VIP的信息。

1.5 高可用keepalived使用场景

通常业务系统需要保证7×24小时不DOWN机,比如公司内部的OA系统,每天公司人员都需要使用,则不允许Down机,作为业务系统来说随时都可用

1.6 高可用keepalived使用场景

1、如何确定谁是主节点谁是背节点(选举投票,优先级)

2、如果Master故障,Backup自动接管,那么Master回复后会夺权吗(抢占试、非抢占式)

3、如果两台服务器都认为自己是Master会出现什么问题(脑裂)

1.7 如何使用keepalived-------->生产中

  1. 需要有硬件服务器,在云服务器上不需要keepalived,阿里云自带高可用。
  2. 申请虚拟IP,是内网得,公网不能申请


2. Keepalived 高可用安装配置

2.1 实践环境配置

作用 IP 角色
节点1 10.0.0.5 Master
节点2 10.0.0.6 Backup
VIP 10.0.0.3

2.2 在master和backup上分别安装keepalived

[root@lb01 ~]# yum install -y keepalived
[root@lb02 ~]# yum install -y keepalived

2.3 配置节点1,Master

#找到配置文件
[root@lb02 ~]# rpm -qc keepalived
/etc/keepalived/keepalived.conf
/etc/sysconfig/keepalived #编辑配置文件
[root@lb01 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs { #全局配置
router_id lb01 #标识身份->名称
} vrrp_instance VI_1 {
state MASTER #标识角色状态
interface eth0 #网卡绑定接口
virtual_router_id 50 #虚拟路由id
priority 150 #优先级
advert_int 1 #监测间隔时间
authentication { #认证
auth_type PASS #认证方式
auth_pass 1111 #认证密码
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.3 #虚拟的VIP地址
}
}

2.4 配置节点2,Backup

[root@lb02 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
router_id lb02
} vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 50
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.3
}
}

2.5 对比master与Backup的keepalived配置区别

Keepalived配置区别 Master节点配置 Backup节点配置
route_id(唯一标识) router_id lb01 router_id lb02
state(角色状态) state MASTER state BACKUP
priority(竞选优先级) priority 150 priority 100

2.6 启动Master和Backup节点的keepalived

#Master节点
[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived
[root@lb01 ~]# systemctl enable keepalived #Backup节点
[root@lb02 ~]# systemctl start keepalived
[root@lb02 ~]# systemctl enable keepalived

3. 高可用keepalived抢占式与非抢占式

3.1 两个节点都启动时

#由于节点1的优先级高于节点2,所以VIP在节点1上面
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

3.2 关闭节点1的keepalived

[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived

#节点2联系不上节点1,主动接管VIP
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

3.3 此时重新启动Master上的keepalived,会发现VIP被强行抢占

[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

3.4 配置非抢占式

1、两个节点的state都必须配置为BACKUP
2、两个节点都必须加上配置 nopreempt
3、其中一个节点的优先级必须要高于另外一个节点的优先级。
两台服务器都角色状态启用nopreempt后,必须修改角色状态统一为BACKUP,唯一的区分就是优先级。 Master配置
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
priority 150
nopreempt
} Backup配置
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
priority 100
nopreempt
}

3.5 通过windows的arp去验证,是否会切换MAC地址

#查看VIP在节点1上面
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
inet 10.0.0.3/32 scope global eth0 #windows查看Mac地址

#将节点1的keepalived停掉
[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived #节点2接管VIP
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
inet 10.0.0.3/32 scope global eth0 #再次查看mac地址


4. 高可用keepalived故障脑裂

由于某些原因,导致两台keepalived高可用服务器在指定时间内,无法检测到对方的心跳,个字去的资源及服务的所有权,而此时的两台高可用服务器又都还活着。

4.1 脑裂故障原因

1、服务器网线松动等网络故障
2、服务器硬件故障发生损坏现象而崩溃
3、主备都开启firewalld防火墙

4.2 脑裂故障现象

#将节点1和节点2的防火墙都打开
[root@lb01 ~]# systemctl start firewalld [root@lb02 ~]# systemctl start firewalld #fireshark抓包查看

4.3 解决脑裂故障方案

#如果发生闹裂,则随机kill掉一台即可
#在备上编写检测脚本, 测试如果能ping通主并且备节点还有VIP的话则认为产生了列脑
[root@lb02 ~]# cat check_split_brain.sh
#!/bin/sh
vip=10.0.0.3
lb01_ip=10.0.0.5
while true;do
ping -c 2 $lb01_ip &>/dev/null
if [ $? -eq 0 -a `ip add|grep "$vip"|wc -l` -eq 1 ];then
echo "ha is split brain.warning."
else
echo "ha is ok"
fi
sleep 5
done

注意:

-eq  等于  		equel
-ne 不等于 no equel
-ge 大于等于 big equel
-gt 大于 great than
-le 小于等于 little equel
-lt 小于 little than

5. 高可用keepalived与nginx

5.1 为什么域名解析到VIP就可以访问nginx?

Nginx默认监听在所有的IP地址上,VIP会飘到一台节点上,相当于那台nginx多了VIP这么一个网卡,所以可以访问到nginx所在机器

5.2 如果nginx宕机,会导致用户请求失败,但是keepalived没有挂掉不会进行切换,所以需要编写一个脚本检测Nginx的存活状态,如果不存活则kill掉keepalived

[root@lb01 ~]# mkdir /server/scripts
[root@lb01 ~]# vim /server/scripts/check_web.sh
#!/bin/sh
nginxpid=$(ps -C nginx --no-header|wc -l) #1.判断Nginx是否存活,如果不存活则尝试启动Nginx
if [ $nginxpid -eq 0 ];then
systemctl start nginx
sleep 3
#2.等待3秒后再次获取一次Nginx状态
nginxpid=$(ps -C nginx --no-header|wc -l)
#3.再次进行判断, 如Nginx还不存活则停止Keepalived,让地址进行漂移,并退出脚本
if [ $nginxpid -eq 0 ];then
systemctl stop keepalived
fi
fi
#给脚本增加执行权限
[root@lb01 ~]# chmod +x /server/scripts/check_web.sh

5.3 在lb01主机的keepalived配置文件中调用此脚本

[root@lb01 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
router_id lb01
} #每5秒执行一次脚本,脚本执行内容不能超过5秒,否则会中断再次重新执行脚本
vrrp_script check_web {
script "/server/scripts/check_web.sh"
interval 5
} vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 50
priority 150
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.3
} #调用并运行脚本
track_script {
check_web
}
}
#在Master的keepalived中调用脚本,抢占式,仅需在master配置即可。(注意,如果配置为非抢占式,那么需要两台服务器都使用该脚本)

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