Keepalived实现Nginx负载均衡高可用的示例代码

2023-07-27 00:15:17 198

第一章：keepalived介绍

VRRP协议
目的就是为了解决静态路由单点故障问题的

第二章：keepalived工作原理

2.1作为系统网络服务的高可用功能(failover)

keepalived高可用功能实现的基本原理为:
两台主机同时安装好keepalived软件并启动服务,开始正常工作时
角色为Master的主机获得所有资源并对用户提供服务
角色为Backup的主机作为Master主机的热备;

当角色为Master的主机失效或出现故障时
角色为Backup的主机将自动接管Master主机的所有工作,包括接管VIP资源及相应资源服务

而当角色为Master的主机故障修复后,又会自动接管回他原来处理的工作
角色为Backup的主机则同时释放Master主机失效时他接管的工作
此时,两台主机将恢复到启动时各自的原始角色及工作状态

2.2什么是VRRP
VRRP,全称VirtualRouterRedundancyProtocol,中文名为虚拟路由冗余协议
VRRP的出现就是为了解决静态路由的单点故障问题
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.

VRRP通过竞选机制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(默认的多播地址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,:00-00-5E-00-01-{VRID}.
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Master的改变修改自己的路由配置.对它们来说,这种切换是透明的.

在一组虚拟路由器中,只有作为Master的VRRP路由器会一直发送VRRP广播包,此时Backup不会抢占Master
当Master不可用时,Backup就收不到来自Master的广播包了,此时多台Backup中优先级最高的路由器会抢占为Master.
这种抢占是非常快速的(可能只有1秒甚至更少),以保证服务的连续性,处于安全性考虑,VRRP数据包使用了加密协议进行了加密.

2.3面试的时候怎么说
解答:
keepalived高可用对之间是通过VRRP通信的,因此,我从VRRP开始给您讲起.
1)VRRP,全称VirtualRouterReduancyProtocol,中文名为虚拟路由器冗余协议,VRRP的出现是为了解决静态路由的单点故障,
2)VRRP是通过一种竞选协议来将路由任务交给某台VRRP路由器的,
3)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.
4)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包的时候,就启动接管程序接管主节点的资源.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.
5)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.
介绍完了VRRP,接下来我在介绍一下keepalived服务的工作原理;
keepalived高可用对之间是通过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服务对之间,只有作为主的服务器会一直发送VRRP广播包,告诉备他还活着,此时备不会抢占主,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一秒

第三章：VRRP协议
VRRP通过竞选机制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
默认的多播地址224.0.0.18

VIP前提条件：
1.虚拟公网IP必须是真实可用的
2.虚拟公网IP不能重复
3.组播地址必须是可以通讯的

第四章：keepalived安装配置

1.安装keepalived

yuminstallkeepalived-y

2.配置文件解释

global_defs{
router_idlb01#设置路由ID，每个主机不一样
}

vrrp_instanceVI_1{#设置VRRP组名，同一组组名相同
stateMASTER#设置角色状态，分为MASTERBACKUP
interfaceeth0#VIP绑定的网卡
virtual_router_id50#虚拟路由id，同一组一样
priority150#权重，权重越高，优先级越高
advert_int1#发送组播间隔
authentication{#设置验证，密码为明文
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{#设定的虚拟IP，这个虚拟IP必须是存在且合法且没有被使用的。
10.0.0.3
}
}

3.lb01配置

[root@lb01~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb01
}

vrrp_instanceVI_1{
stateMASTER
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority150
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
}

4.lb02配置

[root@lb02~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb02
}

vrrp_instanceVI_1{
stateBACKUP
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority100
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
}

5.启动

systemctlstartkeepalived

6.测试
关掉任意一台，观察VIP是否会漂移
恢复MASTER观察BACKUP的VIP是否会消失

第五章：脑裂现象

1.安装抓包工具

yuminstalltcpdump-y

2.lb02抓包查看

tcpdump-nn-ianyhost224.0.0.18

3.lb02新开一个终端，然后开启防火墙

systemctlstartfirewalld.service

4.lb02观察抓包现象
观察是否两边都有VIP

5.添加放行规则

firewall-cmd--direct--permanent--add-ruleipv4filterINPUT0--in-interfaceeth0--destination224.0.0.18--protocolvrrp-jACCEPT
firewall-cmd--direct--permanent--add-ruleipv4filterINPUT0--in-interfaceeth1--destination224.0.0.18--protocolvrrp-jACCEPT
systemctlreloadfirewalld

6.lb02观察抓包现象
观察是否两边都有VIP

第六章：keepalived双主实验
1.lb01配置文件

[root@lb01~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb01
}

vrrp_instanceVI_1{
stateMASTER
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority150
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
}

vrrp_instanceVI_2{
stateBACKUP
interfaceeth0
virtual_router_id51
priority100
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass2222
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.4
}
}

2.lb02配置文件

[root@lb02~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb02
}

vrrp_instanceVI_1{
stateBACKUP
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority100
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
}

vrrp_instanceVI_2{
stateMASTER
interfaceeth0
virtual_router_id51
priority150
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass2222
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.4
}
}

3.重启keepalived并观察现象

systemctlrestartkeepalived

第七章：keepalived结合nginx反向代理负载均衡
lb服务器的Nginx配置：
注意！两台lb服务器的Nginx配置一模一样

1.备份原有配置

mkdir/backup
cd/etc/nginx/conf.d
mv*/backup

2.编写Nginx配置文件

[root@lb01/etc/nginx/conf.d]#catproxy.conf
upstreamweb_pools{
server172.16.1.7;
server172.16.1.8;
}

server{
listen80;
server_name(www|bbs).mysun.com;
location/{
proxy_passhttp://web_pools;
includeproxy_params;
}
}

3.测试并重启nginx

nginx-t
systemctlrestartnginx

lb服务器的keepalived配置：

1.lb01的keepalived配置

[root@lb01~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb01
}

vrrp_instanceVI_1{
stateMASTER
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority150
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
}

2.lb02的keepalived配置

[root@lb02~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb02
}

vrrp_instanceVI_1{
stateBACKUP
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority100
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
}

web服务器配置：

注意！两台web服务器配置一模一样

1.nginx配置

[root@web01~]#cat/etc/nginx/conf.d/www.conf
server{
listen80;
server_namewww.mysun.com;
location/{
root/code;
indexwww.html;
}
}

2.写入测试文件

echo"$(hostname)">/code/index.html

第八章：防裂脑脚本

1.问题现象：
1.nginx挂了，但是keep还活着
2.两边都有VIP

2.思路：
解决nginx挂了问题：
1.编写一个脚本

启动nginx
如果启动2次都失败了，停掉自己的keepalived

2.keepalived定时去调用这个脚本

3.实现：

1.命令如何实现

systemctlstartnginx

2.检查nginx进程

[root@lb01~]#ps-ef|grepnginx|grep-v"grep"
root12101011:21?00:00:00nginx:masterprocess/usr/sbin/nginx-c/etc/nginx/nginx.conf
nginx12111210011:21?00:00:00nginx:workerprocess
[root@lb01~]#ps-ef|grepnginx|grep-v"grep"|wc-l
2
[root@lb01~]#ps-ef|grepnginx|grep-v"grep"|wc-l
0

脚本内容：

[root@lb01~]#catcheck_web.sh
!/bin/bash

nginx_status=$(ps-Cnginx--no-header|wc-l)

if[[${nginx_status}==0]]
then
systemctlstartnginx&>/dev/null
sleep1
nginx_status=$(ps-Cnginx--no-header|wc-l)
if[[${nginx_status}==0]]
then
systemctlstopkeepalived
fi
fi

keepalived调用脚本：

[root@lb01~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb01
}

vrrp_scriptcheck_web{
script"/server/scripts/check_web.sh"
interval5
weight50
}

vrrp_instanceVI_1{
stateMASTER
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority150
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}

track_script{
check_web
}

}

4.第二个问题：脑裂问题
两边都有VIP

现象：
2边都有VIP
2边Nginx都活着

对面的MASTER的Nginx还活着

curl-I-s-w"%{http_code}\n"-o/dev/null10.0.0.5

但是我又有了VIP

ipa|grep"10.0.0.3"|wc-l

我就把自己干掉

systemctlstopnginx
systemctlstopkeepalived

脚本内容：

[root@lb02/server/scripts]#catcheck_vip.sh

#!/bin/bash

master_status=$(curl-I-s-w"%{http_code}\n"-o/dev/null10.0.0.5)

my_vip=$(ipa|grep"10.0.0.3"|wc-l)

if[${master_status}==200-a${my_vip}==1]
then
systemctlstopnginx
systemctlstopkeepalived
fi

keepalived配置：

[root@lb02~]#cat/etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs{
router_idlb02
}

vrrp_scriptcheck_web{
script"/server/scripts/check_web.sh"
interval5
weight50
}

vrrp_scriptcheck_vip{
script"/server/scripts/check_vip.sh"
interval5
weight50
}

vrrp_instanceVI_1{
stateBACKUP
interfaceeth0
virtual_router_id50
priority100
advert_int1
authentication{
auth_typePASS
auth_pass1111
}
virtual_ipaddress{
10.0.0.3
}
track_script{
check_web
check_vip
}
}

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Keepalived实现Nginx负载均衡高可用的示例代码

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