keepalived实现nginx高可用

Posted 2021-02-09

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了keepalived实现nginx高可用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

keepalived实现nginx高可用

1、环境说明

IP	服务	作用
192.168.1.101	nginx + keepalived	master
192.168.1.102	nginx + keepalived	backup
192.168.1.103		虚拟ip(VIP)

说明：
系统：CentOS 6.10
master配一个，backup可以配置多个；
虚拟ip(VIP):192.168.1.103，对外提供服务的ip，也可称作浮动ip

2、nginx 安装与配置

2.1、安装nginx

master和backup所有节点都安装
配置nginx官方源

vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo

添加如下内容：

[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1

安装

yum install nginx -y

2.2、master节点配置

2.2.1、删除没用的配置内容

vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

改为如下：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
    }

    error_page  404              /404.html;

    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }
}

2.2.2、修改nginx默认显示内容

vim /usr/share/nginx/html/index.html

只修改第14行内容，如下：

 1 <!DOCTYPE html>
 2 <html>
 3 <head>
 4 <title>Welcome to nginx!</title>
 5 <style>
 6     body {
 7         width: 35em;
 8         margin: 0 auto;
 9         font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
10     }
11 </style>
12 </head>
13 <body>
14 <h1>Welcome to nginx! test keepalived master!</h1>
15 <p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
16 working. Further configuration is required.</p>
17 
18 <p>For online documentation and support please refer to
19 <a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
20 Commercial support is available at
21 <a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
22
23 <p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
24 </body>
25 </html>

2.3、backup节点配置

只把/usr/share/nginx/html/index.html的第14行改为如下，其它和master一致。

<h1>Welcome to nginx! test keepalived backup!</h1>

3、keepalived服务

3.1、keepalived 是什么？

Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能，同时还具有对LVS下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用功能，用来防止单点故障。

3.2、keepalived 工作原理

keepalived 是以 VRRP 协议为实现基础，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。
虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip（该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip），master会发组播vrrp包，用于高速backup自己还活着，当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。保证业务的连续性，接管速度最快可以小于1秒。
技术图片

3.3、keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。

core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。

check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。

vrrp模块是来实现VRRP协议的。

3.4、keepalived 与 zookeeper 高可用性区别

Keepalived：
- 优点：简单，基本不需要业务层面做任何事情，就可以实现高可用，主备容灾。而且容灾的宕机时间也比较短。
- 缺点：也是简单，因为VRRP、主备切换都没有什么复杂的逻辑，所以无法应对某些特殊场景，比如主备通信链路出问题，会导致脑裂。同时keepalived也不容易做负载均衡。
Zookeeper：
- 优点：可以支持高可用，负载均衡。本身是个分布式的服务。
- 缺点：跟业务结合的比较紧密。需要在业务代码中写好ZK使用的逻辑，比如注册名字。拉取名字对应的服务地址等。

4、keepalived 配置

4.1、keepalived 安装

master和backup所有节点都安装

[[email protected] ~]# yum install keepalived -y
[[email protected] ~]# rpm -ql keepalived
/etc/keepalived
/etc/keepalived/keepalived.conf     # keepalived服务主配置文件
/etc/rc.d/init.d/keepalived         # 服务启动脚本（centos 7 之前的用init.d 脚本启动，之后的systemd启动）
/etc/sysconfig/keepalived
/usr/bin/genhash
/usr/libexec/keepalived
/usr/sbin/keepalived
/usr/share/doc/keepalived-1.2.13
... ...
/usr/share/man/man1/genhash.1.gz
/usr/share/man/man5/keepalived.conf.5.gz
/usr/share/man/man8/keepalived.8.gz
/usr/share/snmp/mibs/KEEPALIVED-MIB.txt

4.2、默认配置及说明

[[email protected] keepalived]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs { # 全局配置
   notification_email { # 定义报警邮件地址
     [email protected]
     [email protected]
     [email protected]
   }
   notification_email_from [email protected] # 定义发送邮件的地址
   smtp_server 192.168.200.1 # 邮箱服务器
   smtp_connect_timeout 30   # 定义超时时间
   router_id LVS_DEVEL　　    # 定义路由器标识信息，相同的局域网唯一，标识本节点的字条串,通常为hostname
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}
<br># 虚拟 IP 配置 vrrp
vrrp_instance VI_1 {        # 定义实例
    state MASTER            # 状态参数 master/backup 仅表示说明，主节点为 MASTER， 对应的备份节点为 BACKUP  
    interface eth0          # 绑定虚拟 IP 的网络接口，与本机 IP 地址所在的网络接口相同， 我的是 eth0   
    virtual_router_id 51    # 虚拟路由的 ID 号， 两个节点设置必须一样， 可选 IP 最后一段使用, 相同的 VRID 为一个组，他将决定多播的 MAC 地址<br>    mcast_src_ip 192.168.10.50 ## 本机 IP 地址  
    priority 100            # 优先级决定是主还是备 --> 越大越优先，节点优先级， 值范围 0-254， MASTER 要比 BACKUP 高 <br>    nopreempt 　　           # 优先级高的设置 nopreempt 解决异常恢复后再次抢占的问题 
    advert_int 1            # 主备心跳通讯时间间隔，组播信息发送间隔，两个节点设置必须一样， 默认 1s  
    authentication {        # 认证授权，设置验证信息，两个节点必须一致 
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }<br>   <br>    ## 将 track_script 块加入 instance 配置块 <br> <br>    track_script {<br>        chk_nginx  ## 执行 Nginx 监控的服务 <br>    }
    virtual_ipaddress { # vip，设备之间使用的虚拟ip地址，可以定义多个  <br>
        192.168.200.16
        192.168.200.17
        192.168.200.18
    }
}

virtual_server 192.168.200.100 443 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind NAT
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.201.100 443 {
        weight 1
        SSL_GET {
            url {
              path /
              digest ff20ad2481f97b1754ef3e12ecd3a9cc
            }
            url {
              path /mrtg/
              digest 9b3a0c85a887a256d6939da88aabd8cd
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

virtual_server 10.10.10.2 1358 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind NAT
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    sorry_server 192.168.200.200 1358

    real_server 192.168.200.2 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.200.3 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            url {
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

virtual_server 10.10.10.3 1358 {
    delay_loop 3
    lb_algo rr
    lb_kind NAT
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.200.4 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.200.5 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

4.3、master主负载均衡服务器配置

[[email protected] ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id LVS_01
}

## keepalived 会定时执行脚本并对脚本执行的结果进行分析，动态调整 vrrp_instance 的优先级。
#  如果脚本执行结果为 0，并且 weight 配置的值大于 0，则优先级相应的增加。
#  如果脚本执行结果非 0，并且 weight配置的值小于 0，则优先级相应的减少。
#  其他情况，维持原本配置的优先级，即配置文件中 priority 对应的值。
vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" ## 检测 nginx 状态的脚本路径
    interval 2 ## 检测时间间隔
    weight -20 ## 如果条件成立，权重-20
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }

    ## 将 track_script 块加入 instance 配置块
    track_script {
        chk_nginx  ## 执行 Nginx 监控的服务
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.1.103
    }
}
... ...
[[email protected] ~]#

4.4、backup备负载均衡服务器配置

[[email protected] ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id LVS_02
}

vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
    interval 3
    weight -20
}

vrrp_instance VI_1 {
    state SLAVE
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }

    ## 将 track_script 块加入 instance 配置块
    track_script {
        chk_nginx  ## 执行 Nginx 监控的服务
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.1.103
    }
}
... ...
[[email protected] ~]#

5、测试

5.1、编写 nginx 检测脚本

在所有的节点上面编写Nginx状态检测脚本/etc/keepalived/nginx_check.sh(已在 keepalived.conf 中配置)
脚本要求：如果 nginx 停止运行，尝试启动，如果无法启动则杀死本机的 keepalived 进程， keepalied将虚拟 ip 绑定到 BACKUP 机器上。
内容如下：

[[email protected] ~]# vim /etc/keepalived/nginx_check.sh
#!/bin/bash
set -x

A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then

   echo `date`‘:  nginx is not healthy, try to killall keepalived‘ >> /etc/keepalived/keepalived.log
   killall keepalived
fi
[[email protected] ~]# chmod +x /etc/keepalived/nginx_check.sh
[[email protected] ~]# ll /etc/keepalived/nginx_check.sh
-rwxr-xr-x 1 root root 338 2019-02-15 14:11 /etc/keepalived/nginx_check.sh

5.2、启动所有节点上的nginx和keepalived

启动nginx
```
service nginx start
```

启动keepalived
相关操作命令如下：

chkconfig keepalived on    # keepalived服务开机启动
service keepalived start   # 启动服务
service keepalived stop    # 停止服务
service keepalived restart # 重启服务

keepalived正常运行后，会启动3个进程，其中一个是父进程，负责监控其子进程。一个是vrrp子进程，另外一个是checkers子进程。

[[email protected] ~]# ps -ef | grep keepalived
root       3653      1  0 14:18 ?        00:00:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       3654   3653  0 14:18 ?        00:00:02 /usr/sbin/keepalived -D
root       3655   3653  0 14:18 ?        00:00:03 /usr/sbin/keepalived -D
root       7481   3655  0 15:19 ?        00:00:00 /usr/sbin/keepalived -D
root       7483   1323  0 15:19 pts/0    00:00:00 grep --color=auto keepalived
[[email protected] ~]#

5.3、master主负载均衡服务器`IP`信息：192.168.1.101

[[email protected] ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 1000
    link/ether b0:51:8e:01:9b:b0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff       
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:20:ae:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.101/24 brd 192.168.1.255 scope global eth1
    inet 192.168.1.103/32 scope global eth1
    inet6 fe80::20c:29ff:fe20:ae75/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
[[email protected] ~]#

5.4、backup备负载均衡服务器查看`IP`信息：192.168.1.102

[[email protected] ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 1000
    link/ether b0:51:8e:01:9b:b0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff       
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:7d:6a:24 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.102/24 brd 192.168.1.255 scope global eth1
    inet6 fe80::20c:29ff:fe7d:6a24/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
[[email protected] ~]#

以上可以看到，虚拟ip(VIP)生效是在192.168.1.101服务器上。

5.5、测试

通过VIP（192.168.1.103）来访问nginx，结果如下：
技术图片

以上可知，现在生效的nginx代理机器是1.101；我们停掉机器1.101上面的keepalived

[[email protected] ~]# service keepalived stop
停止 keepalived：                                          [确定]

再使用VIP（192.168.1.103）访问nginx服务，结果如下：
技术图片
以上可知，现在生效的nginx代理机器是1.102；我们重启机器1.101上面的keepalived

[[email protected] ~]# service keepalived start
正在启动 keepalived：                                      [确定]

再使用VIP（192.168.1.103）访问nginx服务，结果如下：
技术图片
至此，Keepalived + Nginx 实现高可用 Web 负载均衡搭建完毕！

以上是关于keepalived实现nginx高可用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Nginx+Keepalived实现站点高可用

Nginx+Keepalived实现Nginx高可用

keepalived + nginx实现高可用