Linux5.2 LVS+keepalived高可用群集

news2025/1/24 5:06:36

文章目录

  • 计算机系统
    • 5G云计算
      • 第三章 LINUX LVS+Keepalived群集
        • 一、Keepalived 概述
          • 1. Keepalived 作用
          • 2.Keepalived 实现原理剖析
          • 3.VRRP协议（虚拟路由冗余协议）
          • 4.Keepalived 主要模块及其作用
          • 5.健康检查方式（学名：探针）
          • 6.==脑裂的形成和解决==
        • 二、LVS+Keepalived 高可用集群部署
          • 1.LVS 部署，配置负载调度器（主、备相同）
          • 2.配置节点服务器（192.168.58.61、192.168.68.62）
          • 3.测试效果
        • 三、Nginx+Keepalived 高可用集群部署
          • 1.配置负载调度器（主、备相同）
          • 2.配置Nginx四层负载均衡
          • 3.测试效果
        • 四、常见问题
          • 1. Keepalived 通过什么判断哪台主机为主服务器，通过什么方式配置浮动IP
          • 2. keepalived 的抢占与非抢占模式
        • 五、总结
          • 1. 一个合格的集群应该具有的特性

计算机系统

5G云计算

第三章 LINUX LVS+Keepalived群集

在这个高度信息化的 IT 时代，企业的生产系统、业务运营、销售和支持，以及日常管理等环节越来越依赖于计算机信息和服务，对高可用(HA)技术的应用需求不断提高，以便提供持续的、不间断的计算机系统或网络服务

一、Keepalived 概述

Keeplived是一款专为LVS和HA设计的健康检查工具。主要支持故障自动切换(Failover)和支持节点健康状态检查(Health Checking)。官方网站: http://www.keepalived.org

Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以解决静态路由出现的单点故障问题

1. Keepalived 作用

判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当master故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切换回master节点

2.Keepalived 实现原理剖析

Keepalived是一个基于VRRP热备份协议来实现服务高可用方案，可用解决静态路由吹西安的单点故障问题。

在一个LVS服条集群中通常有主服条器（MASTER）和备份服务器（BACKUP）两种角色的服务器，但是对外表现为一个虚拟IP（VIP），主服务器会发送VRRP通告信息给备份服务器，当备份服务器收不到VRRP消息的时候，即主服务器异常的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性

3.VRRP协议（虚拟路由冗余协议）

VRRP是一种容错协议，它通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，并通过一定的机制来保证当主机的下一跳设备出现故障时，可以及时将业务切换到其它设备，从而保持通讯的连续性和可靠性。

VRRP将局域网内的一组路由器划分在一起，称为一个备份组。备份组由一个Master路由器和多个Backup路由器组成，功能上相当于一台虚拟路由器。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知道具体某台设备的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。

VRRP将该虚拟路由器动态关联到承担传输业务的物理路由器上，当该物理路由器出现故障时，再次选择新路由器来接替业务传输工作，整个过程对用户完全透明，实现了内部网络和外部网络不间断通信。

4.Keepalived 主要模块及其作用

keepalived体系架构中主要有三个模块，分别是core、check和vrrp

模块说明
core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析
vrrp模块是来实现VRRP协议的。（调度器之间的健康检查和主备切换）
check模块负责健康检查，常见的方式有端口检查及URL检查。（节点服务器的健康检查）
5.健康检查方式（学名：探针）
健康检查方式说明
发送心跳信息例如ping/pong命令等
TCP端口检查例如向一台主机的 IP:PROT 发送TCP三次握手连接
HTTP URL检查例如向一台主机的http://IP+PROT/…URL路径发送HTTP GET{}请求方法
主机响应返回2xx或者3xx为正常，若响应返回4xx或者5xx则认为健康检查异常
6.脑裂的形成和解决

1）什么是脑裂

脑裂（split-brain）：指在一个高可用（HA）系统中，当联系着的两个节点断开联系时，本来为一个整体的系统，分裂为两个独立节点，这时两个节点开始争抢共享资源，结果会导致系统混乱，数据损坏

对于无状态服务的HA，无所谓脑裂不脑裂；但对有状态服务（比如MySQL）的HA，必须要严格防止脑裂

2）脑裂发生时的现象及原因

Master主机一直发送心跳消息给backup主机，如果中间的链路突然断掉，backup主机将无法收到master主机发送过来的心跳消息（也就是vrrp报文），backup主机这时候会立即抢占master的工作，但其实这时候的master是正常工作的，此时就会出现脑裂的现象，即两台主机都为master状态，都有VIP且都正常工作

3）脑裂的解决方法

关闭两个都成为master主机中的一个，一般关闭原本就为master的主机

4）脑裂的预防方案

Ⅰ.使用shell脚本对这两个主机之间的连通性进行监测，如果发现有问题，就会立即关闭keepalived服务来防止脑裂的产生

Ⅱ.增加一条链路作为备用链路，即使主链路挂掉了，备用链路也会顶上来，master主机可以继续给backup主机发送心跳消息

Ⅲ.使用监控软件的方法，这边主要是采用的zabbix来监控的，主要就是创建监控项，创建触发器来测试关闭keepalived服务

###Shell脚本判断主机之间是否时链路断开
###主调度器
###判断主从调度器之间链路是否断连
ping -c 3 -i 0.5 -w 2 192.168.58.63 &> /dev/null 

if [ $? -ne 0 ];then
  ssh 192.168.58.61 ping -c 3 -i 0.5 -w 2 -I 192.168.58.61 192.168.58.64  &> /dev/null 
  if [ $? -eq 0 ];then
      systemctl stop keepalived
  fi
fi

二、LVS+Keepalived 高可用集群部署

主DR负载调度器：本地网卡 ens33：192.168.58.63/24
                      VIP虚拟网卡ens33:0：192.168.58.188/32
备DR负载调度器：本地网卡 ens33：192.168.58.64/24

Web节点服务器1：本地网卡 ens33：192.168.58.61/24
                               VIP虚拟回环网卡 lo:0：192.168.58.188/32
Web节点服务器2：本地网卡 ens33：192.168.68.62/24
                               VIP虚拟回环网卡 lo:0：192.168.58.188/32
tomcat多实例服务器：192.168.58.60/24
客户端：192.168.58.10/24
1.LVS 部署，配置负载调度器（主、备相同）
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

（1）配置keeplived（主、备DR 服务器上都要设置）
cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
vim keepalived.conf
......
global_defs {						#定义全局参数
--10行--修改，邮件服务指向本地
	smtp_server 127.0.0.1
--12行--修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
	router_id LVS_01
--14行--注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
	#vrrp_strict
}

vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数
--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
    state MASTER
--21行--修改，指定承载vip地址的物理接口
    interface ens33
--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致	
    virtual_router_id 10
	#nopreempt		#如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90
    priority 100
    advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
    authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
		auth_type PASS				#认证类型
--27行--修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.58.188
    }
}
--36行--修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数
virtual_server 192.168.58.188 80 {
    delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
    lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0			#连接保持时间(秒)
    protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议
--43行--修改，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.58.61 80 {
        weight 1					#节点的权重
--45行--删除，添加以下健康检查方式		
        TCP_CHECK {
			connect_port 80			#添加检查的目标端口
			connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
			nb_get_retry 3			#添加重试次数
			delay_before_retry 3	#添加重试间隔
		}
	}

	real_server 192.168.58.62 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
        weight 1
        TCP_CHECK {
			connect_port 80
			connect_timeout 3
			nb_get_retry 3
			delay_before_retry 3
		}
	}
##删除后面多余的配置##
}


systemctl start keepalived
ip addr						#查看虚拟网卡vip


（2）启动 ipvsadm 服务
--192.168.58.63---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln
#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived

--192.168.80.64---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln

（3）调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

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2.配置节点服务器（192.168.58.61、192.168.68.62）
参考上一篇博客的七层nginx服务器轮询，动静分离
3.测试效果
在客户端访问 http://192.168.58.188/ 
再在主服务器关闭 keepalived 服务后再测试， systemctl stop keepalived

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三、Nginx+Keepalived 高可用集群部署

1.配置负载调度器（主、备相同）
vim keepalived.conf
......
global_defs {
	smtp_server 127.0.0.1
	router_id Nginx_01
	#vrrp_strict
}

vrrp_script chk_nginx {
    ###指定监控脚本的路径
    script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
    ###检测的间隔时间
    interval 2
    ###权重
    weight 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 10
	#nopreempt		
    priority 100
    advert_int 1					
    authentication {				
		auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.58.188
    }
    track_script {                   ###加载追踪模块
        chk_nginx
    }
}

###检测nginx是否启动的脚本
#!/bin/bash
if ! killall -0 nginx  &> /dev/null
then
    systemctl stop keepalived
fi

###给脚本添加执行权限
chmod +x nginx_check.sh

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2.配置Nginx四层负载均衡
参考之前博客的七层nginx服务器轮询，负载均衡
3.测试效果
在客户端访问 http://192.168.58.188/ 
再在主服务器关闭 nginx 服务后再测试，看keepalived服务是否同时关闭，VIP是否转移，再次启动keepalived服务，是否启动成功，再次启动nginx 服务后，启动keepalived服务，是否启动成功

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四、常见问题

1. Keepalived 通过什么判断哪台主机为主服务器，通过什么方式配置浮动IP

Keepalived首先做初始化先检查state状态，master为主服务器，backup为备服务器。

然后再对比所有服务器的priority，谁的优先级高谁是最终的主服务器。

优先级高的服务器会通过ip命令为自己的电脑配置一个提前定义好的浮动IP地址

2. keepalived 的抢占与非抢占模式

抢占模式即MASTER从故障中恢复后，会将VIP从BACKUP节点中抢占过来。非抢占模式即MASTER恢复后不抢占BACKUP升级为MASTER后的VIP。

非抢占式俩节点state必须为bakcup，且必须配置nopreempt。

[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance VI_1 {
	state BACKUP
	nopreempt
	interface ens32
	virtual router_id 51
	priority 100
	advert_int 1
	authentication{
		auth_type PASS
		auth_pass 1111
	}
	virtual ipaddress {
	192.168.58.188
	}
}

五、总结

1. 一个合格的集群应该具有的特性

负载均衡：LVS、Nginx、Haproxy

给调度器/节点服务器健康检查：Keepalived、Heartbeat

故障转移

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