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Keepalived實現Nginx負載均衡高可用的示例代碼

第一章：keepalived介紹

VRRP協議
目的就是為了解決靜態路由單點故障問題的

第二章： keepalived工作原理

2.1 作為系統網絡服務的高可用功能(failover)

keepalived高可用功能實現的基本原理為:
兩臺主機同時安裝好keepalived軟件并啟動服務,開始正常工作時
角色為Master的主機獲得所有資源并對用戶提供服務
角色為Backup的主機作為Master主機的熱備;

當角色為Master的主機失效或出現故障時
角色為Backup的主機將自動接管Master主機的所有工作,包括接管VIP資源及相應資源服務

而當角色為Master的主機故障修復后,又會自動接管回他原來處理的工作
角色為Backup的主機則同時釋放Master主機失效時他接管的工作
此時,兩臺主機將恢復到啟動時各自的原始角色及工作狀態

2.2 什么是VRRP
VRRP,全稱Virtual Router Redundancy Protocol,中文名為虛擬路由冗余協議
VRRP的出現就是為了解決靜態路由的單點故障問題
VRRP是通過一種競選機制來將路由的任務交給某臺VRRP路由器的.

VRRP通過競選機制來實現虛擬路由器的功能,所有的協議報文都是通過IP多播(Multicast)包(默認的多播地址224.0.0.18)形式發送的
虛擬路由器由VRID(范圍0-255)和一組IP地址組成,對外表現為一個周知的MAC地址,:00-00-5E-00-01-{VRID}.
所以,在一個虛擬路由器中,不管誰是Master,對外都是相同的MAC和IP(稱之為VIP).
客戶端主機并不需要因Master的改變修改自己的路由配置.對它們來說,這種切換是透明的.

在一組虛擬路由器中,只有作為Master的VRRP路由器會一直發送VRRP廣播包,此時Backup不會搶占Master
當Master不可用時,Backup就收不到來自Master的廣播包了,此時多臺Backup中優先級最高的路由器會搶占為Master.
這種搶占是非常快速的(可能只有1秒甚至更少),以保證服務的連續性,處于安全性考慮,VRRP數據包使用了加密協議進行了加密.

2.3 面試的時候怎么說
解答:
keepalived高可用對之間是通過VRRP通信的,因此,我從VRRP開始給您講起.
1)VRRP,全稱Virtual Router Reduancy Protocol,中文名為虛擬路由器冗余協議,VRRP的出現是為了解決靜態路由的單點故障,
2)VRRP是通過一種競選協議來將路由任務交給某臺VRRP路由器的,
3)VRRP用IP多播的方式,(默認多播地址(224.0.0.18))實現高可用對之間通信.
4)工作時主節點發包,備節點接包,當備節點接收不到主節點發的包的時候,就啟動接管程序接管主節點的資源.備節點可以有多個,通過優先級競選,但一般keepalived系統運維工作中都是一對.
5)VRRP使用了加密協議加密數據,但keepalived官方目前還是推薦用明文的方式配置認證類型和密碼.
介紹完了VRRP,接下來我在介紹一下keepalived服務的工作原理;
keepalived高可用對之間是通過VRRP進行通信的,VRRP是通過競選機制來確定主備的,主的優先級高于備,因此,工作時會優先獲得所有的資源,備節點處于等待狀態,當主掛了的時候,備節點就會接管主節點的資源,然后頂替主節點對外提供服務.
在keepalived服務對之間,只有作為主的服務器會一直發送VRRP廣播包,告訴備他還活著,此時備不會搶占主,當主不可用時,即備監聽不到主發送的廣播包時,就會啟動相關服務接管資源,保證業務的連續性,接管速度最快可以小于一秒

第三章： VRRP協議
VRRP通過競選機制來實現虛擬路由器的功能
所有的協議報文都是通過IP多播(Multicast)包
默認的多播地址224.0.0.18

VIP前提條件：
1.虛擬公網IP必須是真實可用的
2.虛擬公網IP不能重復
3.組播地址必須是可以通訊的

第四章：keepalived安裝配置

1.安裝keepalived

yum install keepalived -y

2.配置文件解釋

global_defs {  
  router_id lb01  #設置路由ID，每個主機不一樣
} 

vrrp_instance VI_1 { #設置VRRP組名，同一組組名相同
  state MASTER  #設置角色狀態，分為MASTER BACKUP
    interface eth0 #VIP綁定的網卡
    virtual_router_id 50 #虛擬路由id，同一組一樣
    priority 150 #權重，權重越高，優先級越高
    advert_int 1 #發送組播間隔
    authentication { #設置驗證，密碼為明文
      auth_type PASS 
      auth_pass 1111 
    }
    virtual_ipaddress { #設定的虛擬IP，這個虛擬IP必須是存在且合法且沒有被使用的。
      10.0.0.3
    }
}

3.lb01配置

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

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
    }
}

4.lb02配置

[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
    }
}

5.啟動

systemctl start keepalived

6.測試
關掉任意一臺，觀察VIP是否會漂移
恢復MASTER觀察BACKUP的VIP是否會消失

第五章：腦裂現象

1.安裝抓包工具

yum install tcpdump -y

2.lb02抓包查看

tcpdump -nn -i any host 224.0.0.18

3.lb02新開一個終端，然后開啟防火墻

systemctl start firewalld.service

4.lb02觀察抓包現象
觀察是否兩邊都有VIP

5.添加放行規則

firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter INPUT 0 --in-interface eth0 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter INPUT 0 --in-interface eth1 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
systemctl reload firewalld

6.lb02觀察抓包現象
觀察是否兩邊都有VIP

第六章：keepalived雙主實驗
1.lb01配置文件

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

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
    }
}

vrrp_instance VI_2 {
  state BACKUP 
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 2222 
    }
    virtual_ipaddress {
      10.0.0.4
    }
}

2.lb02配置文件

[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
    }
}

vrrp_instance VI_2 {
  state MASTER 
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 2222 
    }
    virtual_ipaddress {
      10.0.0.4
    }
}

3.重啟keepalived并觀察現象

systemctl restart keepalived

第七章：keepalived結合nginx反向代理負載均衡
lb服務器的Nginx配置：
注意！兩臺lb服務器的Nginx配置一模一樣

1.備份原有配置

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

2.編寫Nginx配置文件

[root@lb01 /etc/nginx/conf.d]# cat proxy.conf 
upstream web_pools {
  server 172.16.1.7;
  server 172.16.1.8;
}

server {
  listen 80;
  server_name (www|bbs).mysun.com ;
  location / {
   proxy_pass http://web_pools;
   include proxy_params;
  }
}

3.測試并重啟nginx

nginx -t
systemctl restart nginx

lb服務器的keepalived配置：

1.lb01的keepalived配置

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

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
    }
}

2.lb02的keepalived配置

[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
    }
}

web服務器配置：

注意！兩臺web服務器配置一模一樣

1.nginx配置

[root@web01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/www.conf 
server {
 listen 80;
 server_name www.mysun.com;
 location / {
   root /code;
   index www.html;
 }
}

2.寫入測試文件

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

第八章：防裂腦腳本

1.問題現象：
1.nginx掛了，但是keep還活著
2.兩邊都有VIP

2.思路：
解決nginx掛了問題：
1.編寫一個腳本

啟動nginx
如果啟動2次都失敗了，停掉自己的keepalived

2.keepalived定時去調用這個腳本

3.實現：

1.命令如何實現

systemctl start nginx

2.檢查nginx進程

[root@lb01 ~]# ps -ef|grep nginx|grep -v "grep"
root    1210   1 0 11:21 ?    00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx -c /etc/nginx/nginx.conf
nginx   1211  1210 0 11:21 ?    00:00:00 nginx: worker process
[root@lb01 ~]# ps -ef|grep nginx|grep -v "grep"|wc -l
2
[root@lb01 ~]# ps -ef|grep nginx|grep -v "grep"|wc -l
0

腳本內容：

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

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

if [[ ${nginx_status} == 0 ]]
then
  systemctl start nginx &> /dev/null 
  sleep 1
  nginx_status=$(ps -C nginx --no-header|wc -l)
  if [[ ${nginx_status} == 0 ]]
  then
    systemctl stop keepalived 
  fi
fi

keepalived調用腳本：

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

vrrp_script check_web {
  script "/server/scripts/check_web.sh"
  interval 5
  weight 50
}

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
    }

  track_script {
    check_web
  }

}

4.第二個問題：腦裂問題
兩邊都有VIP

現象：
2邊都有VIP
2邊Nginx都活著

對面的MASTER的Nginx還活著

curl -I -s -w "%{http_code}\n" -o /dev/null 10.0.0.5

但是我又有了VIP

ip a |grep "10.0.0.3"|wc -l

我就把自己干掉

systemctl stop nginx 
systemctl stop keepalived

腳本內容：

[root@lb02 /server/scripts]# cat check_vip.sh 

#!/bin/bash

master_status=$(curl -I -s -w "%{http_code}\n" -o /dev/null 10.0.0.5)

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

if [ ${master_status} == 200 -a ${my_vip} == 1 ]
then
  systemctl stop nginx 
  systemctl stop keepalived 
fi

keepalived配置：

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

vrrp_script check_web {
  script "/server/scripts/check_web.sh"
  interval 5
  weight 50
}

vrrp_script check_vip {
  script "/server/scripts/check_vip.sh"
  interval 5
  weight 50
}

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
    }
  track_script {
    check_web
    check_vip
  }
}

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標簽：滁州廊坊湛江回訪巴彥淖爾德州紅河廣安

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