内容简介:服务器架构中,经常会遇到服务的一个总入口(比如 Nginx/MyCAT)存在单点故障的隐患。Keepalived 正是解决此类问题的高可用软件,它使用单个虚拟IP(VIP),动态检测多个入口节点的可用性并切换 VIP 指向,从而达到高可用。本文总结了 Keepalived 的原理,并以 Nginx 为例,演示了 Keepalived 在高可用中的应用。作者:王克锋出处:
服务器架构中,经常会遇到服务的一个总入口(比如 Nginx/MyCAT)存在单点故障的隐患。Keepalived 正是解决此类问题的高可用软件,它使用单个虚拟IP(VIP),动态检测多个入口节点的可用性并切换 VIP 指向,从而达到高可用。本文总结了 Keepalived 的原理,并以 Nginx 为例,演示了 Keepalived 在高可用中的应用。
作者:王克锋
出处: https://kefeng.wang/2018/05/18/keepalived/
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1 Keepalived 原理
1.1 功能
Keepalived 是 C语言 开源的免费路由软件,为 Linux 提供高可用的负载均衡功能:
- 高可用(HA, High Availability):提供健康检查功能,基于 VRRP(Virtual RouterRedundancy Protocol) 协议实现多台机器间的故障转移服务;
- 负载均衡(LB, Load Balancing):基于 Linux 虚拟服务器(IPVS)内核模块,提供 Layer4 负载均衡。
1.2 架构原理
- 分为两大层:内核空间(Kernel Space)、用户空间(User Space)
- IPVS(IP Virtual Server): 实现传输层负载平衡,也称为第4层交换;
- NETLINK: 用于在内核和用户空间进程之间传输信息;
Keepalived 分为3个守护进程:
- 父进程: 很简单,负责 fork 子进程,并监视子进程健康(图中 WatchDog 周期性发送检测包,需要的话重启子进程);
- 子进程A: 负责VRRP框架(图中 VRRP Stack)
- 子进程B: 负责健康检查(图中 Checkers)
2 Keepalived 部署
假设有两台 CentOS: IP[1]=192.168.126.101 和 IP[2]=192.168.126.102
两台都安装 Nginx,分别作为 Master / Backup,同时指定 VIP(虚拟IP) 为 192.168.126.100
则客户端可通过 192.168.126.100 高可用地访问两个 Nginx。
2.1 安装 Nginx
参照博文 Nginx 负载均衡及其 HTTPS 部署 中相关章节。安装并防火墙放行。
而 Tomcat 的安装对于本文不是必需的,可以参照博文 Tomcat 安装及其单机多实例部署 。
2.2 安装 Keepalived
Keepalived 官网只提供源代码,不提供任何 Linux 发行版的软件包。
但大多数 Linux 发行版(比如 CentOS)都提供 Keepalived 软件包作为主线软件包。可以直接安装:
sudo yum -y install keepalived
2.3 Nginx 检测脚本
本示例的简易处理规则:如果 nginx 进程不存在,则停止服务 keepalived,以便 VIP 转至其他节点。
如果是正式部署,可以改进为 curl 检测 Tomcat,失败时尝试重启 Nginx/Tomcat,依旧检测失败,才停止服务 keepalived。
#!/bin/bash ## sudo vim /etc/keepalived/nginx_check.sh ## sudo chmod +x /etc/keepalived/nginx_check.sh NGINX_COUNT=`ps -C nginx --no-header | wc -l` if [ $NGINX_COUNT -eq 0 ]; then sudo systemctl stop keepalived fi
2.4 配置 Keepalived
keepalived.conf 用于配置高可用和负载均衡。
分为三大块:全局定义(global_defs)、VRRP实例(vrrp_instance)、虚拟服务器(virtual_server,本文不需要)。
## sudo cp /etc/keepalived/keepalived.conf{,.bak} ## sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf global_defs { router_id HOSTNAME ## 本节点标识,可使用主机名(centos1/centos2) } vrrp_script nginx_check { ## 定义检测脚本,设定名称 script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" ## 检测脚本的路径 interval 1 ## 重复执行脚本的时间间隔(s) weight -20 ## 每失败一次,当前 VRRP 节点的优先级就下降 20 } vrrp_instance VRRP_100 { ## VRRP_100 是 VRRP 的实例名称 state BACKUP ## 状态: 两台节点都用 BACKUP。支持两种:MASTER(主节点,优先使用)/BACKUP(备节点,主节点失效时才自动转换为MASTER,主节点恢复后会主动让位) interface ens33 ## VIP绑定的网卡接口名称,使用命令 ifconfig 查看 virtual_router_id 100 ## 虚拟路由的ID,各节点必须一样,可以取 VIP 的末段 priority 100 ## 节点优先级(0~255),MASTER高于BACKUP advert_int 1 ## 发送组播时间间隔(s),两个节点必须一样 nopreempt ## 非抢占模式 ## 验证信息,两个节点必须一样 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } ## VIP(可以多个,每行一个,不要分隔符),两个节点必须一样 virtual_ipaddress { 192.168.126.100 } ## 定时检测 nginx 状态 track_script { nginx_check ## 前面的 vrrp_script 中设定 } }
2.4.1 非抢占模式(推荐)
节点类型全部是 BACKUP,
BACKUP-1 故障时,BACKUP-2 会抢占 VIP,
BACKUP-1 从故障中恢复后,不会从 BACKUP-2 抢回 VIP。
优点:故障恢复时,可避免 VIP 切换造成的服务延迟。
配置要点:
vrrp_instance VRRP_100 { state BACKUP ## 各节点类型都是 BACKUP nopreempt ## 非抢占(preempt 意思是抢占) }
2.4.2 抢占模式
节点类型分别 MASTER/BACKUP,
MASTER 故障时,BACKUP 会抢占 VIP,
MASTER 从故障中恢复后,会从 BACKUP 抢回 VIP。
配置要点:
vrrp_instance VRRP_100 { state MASTER|BACKUP ## 节点类型分为 MASTER/BACKUP ## 不要指定 nopreempt(默认为抢占) }
2.5 启动两个 Nginx
sudo nginx
2.6 启动两个 keepalived
sudo systemctl enable keepalived sudo systemctl start keepalived sudo tail -f /var/log/messages ## 日志文件 ## sudo systemctl stop keepalived ## sudo systemctl disable keepalived
3 高可用效果演示
3.1 区分两台 Nginx
修改 Nginx 首页文件,以便能区分来自于哪个节点。
## sudo vim /usr/share/nginx/html/index.html ## 原内容:<h1>Welcome to nginx!</h1> ## 第1台修改为:<h1>Welcome to nginx! [1]</h1> ## 第2台修改为:<h1>Welcome to nginx! [2]</h1>
注意:下列命令要在另外一台 CentOS 上执行,否则 keepalived 有优化算法(优先路由至本机)。
3.2 两个节点都正常
curl -s http://192.168.126.101 | grep "h1" ## 结果 [1] curl -s http://192.168.126.102 | grep "h1" ## 结果 [2] curl -s http://192.168.126.100 | grep "h1" ## 结果 [1],VIP 指向节点1
可见,101/102分别指向第1/2个节点,101指向主节点(101)。
3.3 停掉节点1
sudo nginx -s quit ## 节点1上执行:停掉 nginx curl -s http://192.168.126.101 | grep "h1" ## EMPTY curl -s http://192.168.126.102 | grep "h1" ## [2] curl -s http://192.168.126.100 | grep "h1" ## [2],VIP 指向节点2
3.4 恢复节点1
sudo nginx ## 节点1上执行:启动 nginx sudo systemctl start keepalived ## 节点1上执行:启动 keepalived curl -s http://192.168.126.101 | grep "h1" ## [1] curl -s http://192.168.126.102 | grep "h1" ## [2] curl -s http://192.168.126.100 | grep "h1" ## [2],VIP 仍指向节点2,非抢占模式
4 更多应用
4.1 MyCAT 高可用
MyCAT 的部署请参考: MyCAT+MySQL 读写分离部署
可以部署两台相同配置的 MyCAT,使用同一个VIP,当作本例中 Nginx 那样配置。
4.2 Redis 高可用
Redis 的部署请参考: Redis 服务器单机的安装
两台 Redis,指定了数据同步。使用同一个VIP,像本例中 Nginx 那样配置。
4.3 更多高可用
简易的多个节点的高可用和负载均衡,都可以酌情采用 Keepalived 实现。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持 码农网
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