Keepalived+Nginx架构详解

Posted 2020-10-07

Keepalived+nginx架构

keepalived是一个类似于layer3、4、7交换机制的软件，也就是我们平时说的第3层、第4层和第7层交换。Keepalived的作用是检测web服务器的状态，如果有一台web服务器、mysql服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到后，会将有故障的web服务器或者Mysql服务器从系统中剔除，当服务器工作正常后Keepalived自动将web、Mysql服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的WEB和Mysql服务器。

keepalived的工作方式

keepalived在Layer3、4、7工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层,原理分别如下：

•  layer3：Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除，这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机。Layer3的方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。

•  Layer4: Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。

•  Layer7：Layer7就是工作在具体的应用层了，比Layer3,Layer4要复杂一点，在网络上占用的带宽也要大一些。Keepalived将根据用户的设定检查服务器程序的URL运行是否正常，如果与用户的设定不相符，则Keepalived将把服务器从服务器群中剔除。

keepalived的工作原理

keepalived是以VRRP协议为实现基础的，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会发组播给backup，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。

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。

keepalived配置文件详解：

完整的keepalived的配置文件，其配置文件keepalived.conf可以包含三个文本块：全局定义块、VRRP实例定义块及虚拟服务器定义块。全局定义块和虚拟服务器定义块是必须的，如果在只有一个负载均衡器的场合，就不须VRRP实例定义块。

#全局定义块global_defs {
      notification_email {           		
     #指定keepalived在发生切换时需要发送email到的邮箱，一行一个
         [email protected]	
      }	
     notification_email_from  localhost	#指定发件人
     smtp_server 127.0.0.1      #指定smtp服务器地址
     smtp_connect_timeout 3     #指定smtp连接超时时间
     router_id LVS_DEVEL        #运行keepalived机器的一个标识}	
#监控Nginx进程			vrrp_script	chk_nginx {	
    script "/data/script/nginx.sh"   #监控服务脚本地址;
    interval 2                   #检测时间间隔(执行脚步间隔)
    weight 2	}				
#VRRP实例定义块				
vrrp_sync_group VG_1{                	#监控多个网段的实例
        group {			 	
  VI_1                     #实例名
  VI_2	
 }	
 notify_master /data/sh/nginx.sh    #指定当切换到master时，执行的脚本
 notify_backup /data/sh/nginx.sh    #指定当切换到backup时，执行的脚本
 notify /data/sh/nginx.sh	#发生任何切换，均执行的脚本
 smtp_alert                     #使用global_defs中提供的邮件地址和smtp服务器发送邮件通知}		
vrrp_instance VI_1 {		
state BACKUP            #设置主机状态，MASTER|BACKUP
nopreempt          #设置为不抢占
interface eth0                  #对外提供服务的网络接口
lvs_sync_daemon_inteface eth0       #负载均衡器之间监控接口; 
track_interface{     #设置额外的监控，网卡出现问题都会切换；
 eth0	
 eth1	
}	
mcast_src_ip                #发送多播包的地址，如果不设置默认使用绑定网卡的primary ip
    garp_master_delay       #在切换到master状态后，延迟进行gratuitous ARP请求
    virtual_router_id 50        #VRID标记 ,路由ID，可通过#tcpdump vrrp查看
    priority 90                 #优先级，高优先级竞选为master
    advert_int 1                #检查间隔，默认1秒
    preempt_delay           #抢占延时，默认5分钟
    debug                   #debug级别
    authentication {        #设置认证
        auth_type PASS      #认证方式
        auth_pass 22222     #认证密码
    }
	track_script {     #以脚本为监控chk_nginx；
        chk_nginx		
    }		
    virtual_ipaddress {         #设置vip
        192.168.111.188
    }
}
注意：使用了脚本监控Nginx或者MYSQL，不需要如下虚拟服务器设置块。
#虚拟服务器定义块
virtual_server 192.168.111.188 3306 {
    delay_loop 6                   	#健康检查时间间隔
    lb_algo rr                     	#调度算法rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
    lb_kind DR                     	#负载均衡转发规则NAT|DR|RUN
    persistence_timeout  5        	#会话保持时间
    protocol TCP                   	#使用的协议
    real_server 192.168.1.12 3306 {	
               weight 1            	#默认为1,0为失效
               notify_up   <string> | <quoted-string> #在检测到server up后执行脚本；
               notify_down <string> | <quoted-string> #在检测到server down后执行脚本；
               TCP_CHECK {
               connect_timeout 3    #连接超时时间;
               nb_get_retry 3        #重连次数;
               delay_before_retry 3  #重连间隔时间;
               connect_port 3306  	#健康检查的端口的端口;
               }
              HTTP_GET{
              url{                  #检查url，可以指定多个
              path /
              digest ATM       		#检查后的摘要信息
              status_code 200       #检查的返回状态码
                 }
      }
}

keepalived+Nginx架构实例：

环境准备：

操作系统	2 台centos6.6
nginx-master	192.168.1.21
nginx-backup	192.168.1.22
vip	192.168.1.190

安装keepalived:

在Nginx-master和Nginx-backup上同时进行：

wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.24.tar.gztar -xf keepalived-1.2.24.tar.gz
cd keepalived-1.2.24
 ./configure --prefix=/usr/local/keepalived
make && make install
ln -s /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/keepalived
ln -s /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/bin/keepalived
ln -s /usr/local/keepalived/etc/keepalived/ /etc/keepalived
ln -s /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/keepalived
chmod +x /etc/init.d/keepalived

修改Nginx-master配置文件：

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     [email protected]
   }
   notification_email_from localhost
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_script chk_nginx {
script "/usr/local/keepalived/sbin/check_nginx.sh"interval 2weight 2}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    #设置成非抢占
   
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass linux123
}
virtual_ipaddress {    192.168.1.190}
track_script {
chk_nginx
}
}

修改Nginx-backup的配置文件：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     [email protected]
   }
   notification_email_from localhost
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_script chk_nginx {
        script "/usr/local/keepalived/sbin/check_nginx.sh"
        interval 2
        weight 2}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    #和master相同的优先级
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass linux123
}
virtual_ipaddress {    192.168.1.190}
track_script {
chk_nginx
}
}

检测脚本：

vim /usr/local/keepalived/sbin/check_nginx.sh 

#!/bin/bash
#num=$(ps -ef|grep nginx|grep -v grep|grep -v check_nginx.sh)
if [ "$(ps -ef|grep nginx|grep -v grep|grep -v check_nginx.sh)" == "" ];then
        /usr/local/nginx/sbin/nginx
        sleep 5
        if [ "$(ps -ef|grep nginx|grep -v grep|grep -v check_nginx.sh)" == "" ];then
        /usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop        
        fi
fi

脚本加上可执行权限，不加会报错:

chmod +x /usr/local/keepalived/sbin/check_nginx.sh

验证结果：

上述实验结果，如果nginx-master挂掉之后，keepalived会尝试启动Nginx，如果5秒后没有起来就会关闭Nginx，发生vip漂移到backup上。如果突然ngixn-master起来了，但是只能Nginx-master自动切换成backup。因为我们设置了Nginx-master为nopreempt。

keepalived几种设置状态总结：

1. 如果状态相同（都是master或者backup），优先级高的为master。

2. 如果优先级一样，状态是master的就是master。

3. 两台master，优先级相同，后起的为master。

4. 两台backup，优先级相同，先起的为master。

5. 一台master，一台backup，优先级相同，但是将master设置成nopreempt，谁先起谁是master。（生产环境运用）

报错总结：

错误1.

Keepalived_vrrp[8204]: pid 8445 exited with status 32256
解决：该脚本没有给权限
script "/usr/local/keepalived/sbin/check_nginx.sh"

错误2.

(VI_1): unknown state ‘backup‘, defaulting to BACKUP
解决：BACKUP必须要大写

错误3.

Unknown keyword ‘track_script{‘
解决：在track_script和{之间留个空格就好了

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