Keepalived高可用配置

Posted 2022-12-08 小枫呀

Keepalived高可用

一、高可用介绍

• 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。

• 常用的工具

1.硬件通常使用 F5
2.软件通常使用 keepalived

• keepalived是如何实现高可用的？

• 涉及名词

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

ARP广播
VRRP协议
vip负责IP漂移
vmac负责通知ARP广播修改mac地址

• 例子

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备节点，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。

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• 高可用keepalived核心概念

1.如何确定谁是主节点谁是备节点 #（选举投票，优先级）
2.如果Master故障，Backup自动接管，那么Master恢复后会夺权吗 #（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）

二、keepalived搭建

• 环境准备

主机	IP	身份
lb01	10.0.0.4	keepalived master
lb02	10.0.0.5	keepalived backup
web01	172.16.1.7	web端
web02	172.16.1.8	web端
db01	172.16.1.51	数据库
	10.0.0.3	VIP

• 保证七层负载均衡完全一致

[root@lb01 conf.d]# scp linux.wp.com.conf 172.16.1.5:/etc/nginx/conf.d/
[root@lb01 conf.d]# scp -r /etc/nginx/ssl_key 172.16.1.5:/etc/nginx/

• 安装keepalived

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

• 配置keepalived

• 查找配置文件

[root@lb01 ~]# rpm -qc keepalived
/etc/keepalived/keepalived.conf

• 配置主节点的配置文件

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs 
    router_id lb01


vrrp_instance VI_1 
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 50
    priority 100
    advert_int 1
    authentication 
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    
    virtual_ipaddress 
        10.0.0.3
    



[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局配置
global_defs 
	#身份识别
    router_id lb01


#配置VRRP协议
vrrp_instance VI_1 
	#状态，MASTER和BACKUP
    state MASTER
    #绑定网卡
    interface eth0
    #虚拟路由标识，可以理解为分组
    virtual_router_id 50
    #优先级
    priority 100
    #监测心跳间隔时间
    advert_int 1
    #配置认证
    authentication 
    	#认证类型
        auth_type PASS
        #认证的密码
        auth_pass 1111
    
    #设置VIP
    virtual_ipaddress 
    	#虚拟的VIP地址
        10.0.0.3
    

• 配置备节点

[root@lb02 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs 
    router_id lb02


vrrp_instance VI_1 
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 50
    priority 90
    advert_int 1
    authentication 
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    
    virtual_ipaddress 
        10.0.0.3
    

• 启动服务

[root@lb01 ~]# tail -f /var/log/messages
[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived.service

[root@lb02 ~]# tail -f /var/log/messages
[root@lb02 ~]# systemctl start keepalived.service

• keepalived开启日志

#配置keepalived
[root@lb01 ~]# vim /etc/sysconfig/keepalived
KEEPALIVED_OPTIONS="-D -d -S 0"

#配置rsyslog抓取日志
[root@lb01 ~]# vim /etc/rsyslog.conf
local0.*		/var/log/keepalived.log

#重启服务
[root@lb01 ~]# systemctl restart keepalived rsyslog

三、keepalived的抢占式与非抢占式

• 两个节点都启动的情况

#两个节点都启动时，由于节点1优先级高于节点2，所以只有节点1上有VIP
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0
    
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3

• 停止主节点

[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived.service 
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3

#由于节点1keepalived挂掉，节点2会自动接管节点1的工作，即VIP
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

• 重新启动主节点

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

#由于节点1优先级高于节点2，所以当节点1恢复时，会将VIP抢占回来

• 配置非抢占式

主节点配置

[root@lb01 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
... ...
vrrp_instance VI_1 
    state BACKUP
    #开启非抢占式
    nopreempt
    priority 100
... ...


[root@lb01 ~]# systemctl restart keepalived

备节点配置

[root@lb02 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
... ...
vrrp_instance VI_1 
    state BACKUP
    nopreempt
    priority 90
... ...


[root@lb02 ~]# systemctl restart keepalived.service

配置

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。

四、keepalived 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，各自取得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。

• 脑裂的故障

1.网线松动，网络故障
2.服务器硬件故障
3.服务器之间开启了防火墙

• 脑裂模拟

开启防火墙

[root@lb01 ~]# systemctl start firewalld.service 
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0
    
[root@lb02 ~]# systemctl start firewalld
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

访问网站

#因为开启了firewalld防火墙，默认拒绝所有连接，要开启80端口
[root@lb01 ~]# firewall-cmd --add-service=http
success
[root@lb02 ~]# firewall-cmd --add-service=http
success

[root@lb01 ~]# firewall-cmd --add-service=https
success
[root@lb02 ~]# firewall-cmd --add-service=https
success

#访问页面没有任何问题

关闭防火墙

[root@lb02 ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@lb02 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3

[root@lb01 ~]# systemctl stop firewalld.service
[root@lb01 ~]# ip addr | grep 10.0.0.3
    inet 10.0.0.3/32 scope global eth0

脑裂解决的办法

#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的话则认为产生了脑裂
[root@lb02 ~]# cat check_split_brain.sh
#!/bin/sh
vip=10.0.0.3
lb01_ip=10.0.0.4
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


[root@lb02 ~]# vim check_keepalive.sh 
#!/bin/sh
vip=10.0.0.3
lb01_ip=172.16.1.4
while true;do
    ssh $lb01_ip 'ip addr | grep 10.0.0.3' &>/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 3
done

五、高可用keepalived与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

但是.....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

• nginx故障切换脚本

[root@lb01 ~]# vim check_web.sh
#!/bin/sh
nginxpid=$(ps -ef | grep [n]ginx | wc -l)

#1.判断Nginx是否存活,如果不存活则尝试启动Nginx
if [ $nginxpid -eq 0 ];then
    systemctl start nginx &>/dev/null
    sleep 3
    #2.等待3秒后再次获取一次Nginx状态
    nginxpid=$(ps -ef | grep [n]ginx | 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 /root/check_web.sh

• 使用keepalived配置文件调用nginx切换脚本

• 配置抢占式时

#只需要在备节点配置
[root@lb02 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
global_defs 
    router_id lb02


#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 "/root/check_web.sh"
    interval 5


vrrp_instance VI_1 
    state BACKUP
    nopreempt
    interface eth0
    virtual_router_id 50
    priority 90
    advert_int 1
    authentication 
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    
    virtual_ipaddress 
        10.0.0.3
    
    #调用计划的脚本
    track_script 
        check_web
    

• 配置非抢占式时

#配置非抢占式时，两边都要配置脚本
[root@lb02 ~]# scp check_web.sh 172.16.1.4:/root

#主节点也要配置
[root@lb01 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
global_defs 
    router_id lb01


vrrp_script check_web 
    script "/root/check_web.sh"
    interval 5


vrrp_instance VI_1 
    state BACKUP
    nopreempt
    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