項目實戰3—實現基於Keepalived+LVS的高可用集羣網站架構

時間 2019-11-16

標籤項目實戰實現基於 keepalived+lvs keepalived lvs 可用集羣網站架構欄目負載均衡简体版

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實現基於Keepalived高可用集羣網站架構php

　　環境：隨着業務的發展，網站的訪問量愈來愈大，網站訪問量已經從原來的1000QPS，變爲3000QPS，目前業務已經經過集羣LVS架構可作到隨時拓展，後端節點已經經過集羣技術保障了可用性，但對於前端負載均衡器來講，是個比較大的安全隱患，由於當前端負載均衡器出現故障時，整個集羣就處於癱瘓狀態，所以，負載均衡器的可用性也顯得相當重要，那麼怎麼來解決負載均衡器的可用性問題呢？html

總項目流程圖，詳見 http://www.cnblogs.com/along21/p/8000812.html前端

實驗前準備：linux

① 兩臺服務器都使用yum 方式安裝keepalived 服務nginx

yum -y install keepalivedweb

② iptables -F && setenforing 清空防火牆策略，關閉selinux算法

實驗一：實現keepalived主從方式高可用基於LVS-DR模式的應用實戰：

實驗原理：vim

主從：一主一從，主的在工做，從的在休息；主的宕機了，VIP漂移到從上，由從提供服務後端

一、環境準備：

兩臺centos系統作DR、一主一從，兩臺實現過基於LNMP的電子商務網站centos

機器名稱	IP配置	服務角色	備註
lvs-server-master	VIP：172.17.100.100 DIP：172.17.1.6	負載均衡器主服務器	開啓路由功能配置keepalived
lvs-server-backup	VIP：172.17.100.100 DIP：172.17.11.11	後端服務器從服務器	開啓路由功能配置keepalived
rs01	RIP：172.17.1.7	後端服務器
rs02	RIP：172.17.22.22	後端服務器

二、在lvs-server-master 主上

修改keepalived主(lvs-server-master)配置文件實現 virtual_instance 實例

（1）vim /etc/keepalived/keepalived.conf 修改三段

① 全局段，故障通知郵件配置
global_defs {
   notification_email {
        root@localhost
   }
   notification_email_from root@along.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id keepalived_lvs
}

② 配置虛擬路由器的實例段，VI_1是自定義的實例名稱，能夠有多個實例段
vrrp_instance VI_1 {    　#VI_1是自定義的實例名稱
    state MASTER  　　 　 #初始狀態，MASTER|BACKUP
    interface eth1 　　 　 #通告選舉所用端口
    virtual_router_id 51  #虛擬路由的ID號（通常不可大於255）
    priority 100 　　　　　#優先級信息 #備節點必須更低
    advert_int 1  　　　　　#VRRP通告間隔，秒
    authentication {
        auth_type PASS #認證機制
        auth_pass along  #密碼（儘可能使用隨機）
    } 
    virtual_ipaddress {
        172.17.100.100  　#vip
    }
}

③ 設置一個virtual server段
virtual_server 172.17.100.100 80 {   #設置一個virtual server:
    delay_loop 6   # service polling的delay時間，即服務輪詢的時間間隔
    lb_algo wrr　　　 #LVS調度算法：rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
    lb_kind DR　　　　#LVS集羣模式：NAT|DR|TUN
    nat_mask 255.255.255.255  
    persistence_timeout 600  #會話保持時間（持久鏈接，秒），即以用戶在600秒內被分配到同一個後端realserver
    protocol TCP   　#健康檢查用的是TCP仍是UDP

④ real server設置段
    real_server 172.17.1.7 80 { #後端真實節點主機的權重等設置
        weight 1 #給每臺的權重，rr無效 HTTP_GET {  #http服務
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3    #鏈接超時時間
            nb_get_retry 3　　    #重連次數
            delay_before_retry 3 #重連間隔
        }
    }
    real_server 172.17.22.22 80 {
        weight 2 HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

（2）開啓keepalived 服務

service keepalived start

能看到網卡別名和負載均衡策略已經設置好了

ipvsadm -Ln

（3）由於是主從方式，因此從上的配置和主只有一點差異；因此能夠把這個配置文件拷過去

scp /etc/keepalived/keepalived.conf @172.17.11.11:

三、在lvs-server-backup 從上

（1）只需改②實例段，其餘都不要變，保證如出一轍

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 99
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }

（2）開啓keepalived 服務

service keepalived start

負載均衡策略已經設置好了，注意：主director沒有宕機，從上就不會有VIP

ipvsadm -Ln 可能過一會纔會顯示

四、在real server 上

（1）開啓事前準備好的web服務

systemctl start nginx

systemctl start mariadb

systemctl start php-fpm

（2）由於是DR模式，需在rs上設置

① 配置VIP到本地迴環網卡lo上，並只廣播本身

ifconfig lo:0 172.17.100.100 broadcast 172.17.100.100 netmask 255.255.255.255 up

配置本地迴環網卡路由

route add -host 172.17.100.100 lo:0

② 使RS "閉嘴"

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

忽略ARP廣播

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

注意：關閉arp應答

1：僅在請求的目標IP配置在本地主機的接收到請求報文的接口上時，纔給予響應

2：必須避免將接口信息向非本網絡進行通告

③ 想永久生效，能夠寫到配置文件中

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

五、測試

（1）lvs負載均衡做用是否開啓

客戶端訪問http://172.17.100.100/

也能夠詳細測試

① 在rs1 上設置一個測試一面

vim /data/web/test.html

real server 1

② 在rs2 上設置一個測試一面

vim /data/web/test.html

real server 2

③ 網頁訪問http://172.17.100.100/test.html 發現有real server 1也有real server 2

（2）測試keepalived的主從方式

① 使keepalive 的主宕機

service keepalived stop

會發現服務能照常訪問，可是VIP 漂移到了從上

從多了網卡別名，且地址是VIP

③ 使keepalive 的主從新開啓服務，由於主的優先級高，因此VIP又從新漂移到了主上

實驗二：實現keepalived雙主方式高可用基於LVS-DR模式的應用實戰：

實驗原理：

互爲主從：主從都在工做；其中一個宕機了，VIP漂移到另外一個上，提供服務

一、實驗環境，基本同上

機器名稱	IP配置	服務角色	備註
lvs-server-1	VIP：172.17.100.100 DIP：172.17.1.6	負載均衡器主服務器	開啓路由功能配置keepalived
lvs-server2	VIP：172.17.100.101 DIP：172.17.11.11	後端服務器從服務器	開啓路由功能配置keepalived
rs01	RIP：172.17.1.7	後端服務器
rs02	RIP：172.17.22.22	後端服務器

二、在lvs-server1 上，基本同上，就是加了一個實例段

修改keepalived主(lvs-server-master)配置文件實現 virtual_instance 實例

（1）vim /etc/keepalived/keepalived.conf

① 主的設置 VI_1

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }
    virtual_ipaddress {
        172.17.100.100
    }
}

virtual_server 172.17.100.100 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo wrr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.255
    persistence_timeout 600
    protocol TCP

    real_server 172.17.1.7 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.17.22.22 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

② 從的設置 VI_2

vrrp_instance VI_2 {
    state BACKUP
    interface eth1
    virtual_router_id 52
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }
    virtual_ipaddress {
        172.17.100.101
    }
}

virtual_server 172.17.100.101 443 {
    delay_loop 6
    lb_algo wrr
    lb_kind DR
    nat_mask 255.255.255.255
    persistence_timeout 600
    protocol TCP

    real_server 172.17.1.7 443 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.17.22.22 443 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

（2）開啓keepalived 服務

service keepalived start

能看到網卡別名和負載均衡策略已經設置好了

ipvsadm -Ln

（3）由於是主從方式，因此從上的配置和主只有一點差異；因此能夠把這個配置文件拷過去

scp /etc/keepalived/keepalived.conf @172.17.11.11:

三、在lvs-server2 上，基本同1，就是把實例的主從調換一下

（1）vim /etc/keepalived/keepalived.conf

① vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }
    virtual_ipaddress {
        172.17.100.100
    }
}
② vrrp_instance VI_2 {
    state MASTER
    interface eth1
    virtual_router_id 52
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }
    virtual_ipaddress {
        172.17.100.101
    }
}

（2）開啓keepalived 服務

service keepalived start

能看到網卡別名和負載均衡策略已經設置好了，顯示結果會等段時間再顯示

ipvsadm -Ln，顯示結果會等段時間再顯示

四、在real server 上

（1）開啓事前準備好的web服務

systemctl start nginx

systemctl start mariadb

systemctl start php-fpm

（2）由於是DR模式，需在rs上設置

① 配置VIP到本地迴環網卡lo上，並只廣播本身

ifconfig lo:0 172.17.100.100 broadcast 172.17.100.100 netmask 255.255.255.255 up

ifconfig lo:1 172.17.100.101 broadcast 172.17.100.101 netmask 255.255.255.255 up

配置本地迴環網卡路由

route add -host 172.17.100.100 lo:0

route add -host 172.17.100.101 lo:1

② 使RS "閉嘴"

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

忽略ARP廣播

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

注意：關閉arp應答

1：僅在請求的目標IP配置在本地主機的接收到請求報文的接口上時，纔給予響應

2：必須避免將接口信息向非本網絡進行通告

③ 想永久生效，能夠寫到配置文件中

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

五、測試

（1）lvs負載均衡做用是否開啓

客戶端訪問http://172.17.100.100/ 公網172.17.100.100只能訪問80

https://172.17.100.101/ 公網172.17.100.101只能訪問443

也能夠詳細測試

① 在rs1 上設置一個測試一面

vim /data/web/test.html

real server 1

② 在rs2 上設置一個測試一面

vim /data/web/test.html

real server 2

③ 網頁訪問http://172.17.100.100/test.html或https://172.17.100.101/test.html 發現有real server 1也有real server 2

（2）測試keepalived的雙主方式

① 使keepalive 的任意一個宕機

service keepalived stop

會發現服務能照常訪問，另外一個機器80、443都能訪問，且宕機的VIP漂移到了另外一個服務器上

實驗三：實現keepalived主從方式高可用基於LVS-NAT模式的應用實戰：

實驗原理：

主從：一主一從，主的在工做，從的在休息；主的宕機了，VIP和DIP都漂移到從上，由從提供服務，由於DIP需被rs做爲網關，因此也需漂移

一、環境準備

機器名稱	IP配置	服務角色	備註
vs-server-master	VIP：172.17.100.100 DIP：192.168.30.100	負載均衡器主服務器	開啓路由功能配置keepalived
lvs-server-backup	VIP：172.17.100.100 DIP：192.168.30.100	後端服務器從服務器	開啓路由功能配置keepalived
rs01	RIP：192.168.30.107	後端服務器	網關指向DIP
rs02	RIP：192.168.30.7	後端服務器	網關指向DIP

注意：要確保rs和DIP在一個網段，且不和VIP在一個網段

二、在lvs-server-master 主上

（1）vim keepalived.conf

global_defs {
   notification_email {
        root@localhost
   }
   notification_email_from root@along.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id keepalived_lvs
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }
    virtual_ipaddress {
       172.17.100.100
192.168.30.100
    }
}

virtual_server 172.17.100.100 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo wrr
    lb_kind NAT
    nat_mask 255.255.255.255
    persistence_timeout 100
    protocol TCP

    real_server 192.168.30.107 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.30.7 80 {
        weight 2
        HTTP_GET {
            url {
              path /
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

（2）由於是NAT模式，因此需開啓路由轉發功能

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1

sysctl -p 讀一些，使參數生效

（3）開啓keepalived 服務

service keepalived start

能看到網卡別名和負載均衡策略已經設置好了

ipvsadm -Ln

（4）由於是主從方式，因此從上的配置和主只有一點差異；因此能夠把這個配置文件拷過去

scp /etc/keepalived/keepalived.conf @172.17.11.11:

三、在lvs-server-backup 從上

（1）只需改②實例段，其餘都不要變，保證如出一轍

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    priority 99
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass along
    }

（2）由於是NAT模式，因此需開啓路由轉發功能

① vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward = 1

② sysctl -p 讀一些，使參數生效

（3）開啓keepalived 服務

service keepalived start

負載均衡策略已經設置好了，注意：主director沒有宕機，從上就不會有VIP

ipvsadm -Ln 可能過一會纔會顯示

四、在real server 上

（1）開啓事前準備好的web服務

systemctl start nginx

systemctl start mariadb

systemctl start php-fpm

（2）由於是NAT模式，需在rs上設置

只需把網關指向DIP

route add default gw 192.168.30.100

五、測試

（1）lvs負載均衡做用是否開啓

客戶端訪問http://172.17.100.100/

也能夠詳細測試

① 在rs1 上設置一個測試一面

vim /data/web/test.html

real server 1

② 在rs2 上設置一個測試一面

vim /data/web/test.html

real server 2

③ 網頁訪問http://172.17.100.100/test.html 發現有real server 1也有real server 2

（2）測試keepalived的主從方式

① 使keepalive 的主宕機

service keepalived stop

會發現服務能照常訪問，可是VIP 和DIP 都漂移到了從上

從多了網卡別名，且地址是VIP

③ 使keepalive 的主從新開啓服務，由於主的優先級高，因此VIP和DIP又從新漂移到了主上

實驗四：實現keeaplived 故障通知機制

一、編寫好腳本

腳本主要內容：檢測到主從發生變化，或錯誤，給誰發郵件；郵件內容是：在什麼時間，誰發生了什麼變化

vim /etc/keepalived/notify.sh

#!/bin/bash
# Author: www.magedu.com
contact='root@localhost'
notify() {
        mailsubject="$(hostname) to be $1: vip floating"
        mailbody="$(date +'%F %H:%M:%S'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1"
        echo $mailbody | mail -s "$mailsubject" $contact
}
case $1 in
master) 
        notify master
        exit 0
;;
backup)
        notify backup
        exit 0
;;
fault)
        notify fault
        exit 0
;;
*)
        echo "Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}"
        exit 1
;;
esac

腳本加權限 chmod +x /etc/keepalived/notify.sh

二、在keepalived 的配置文件調用腳本

在instance 實例段添加，注意腳本的路徑

notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"

例：

實驗五：實現keepaplived自定義腳本檢測功能

原理：在keepalived的配置文件中能直接定義腳本，且能在instance 實例段直接調用生效

方案一：檢測是否存在down文件，來實現主從的調整

一、在實例段上邊定義一個腳本

vim keepalived.conf

vrrp_script chk_down {    #定義一個腳本，腳本名稱爲chk_down
 　　script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0"   #檢查這個down文件，若存在返回值爲1，keepalived會中止；不存在返回值爲0，服務正常運行；這裏的exit和bash腳本里的return很類似
 interval 2   #每2秒檢查一次
}

二、在instance 實例段能夠直接調用這個腳本

track_script {
    chk_down
}

三、檢測

在主上，建立一個/etc/keepalived/down 文件，主的keepalived服務馬上中止，VIP漂到從上，從接上服務；

down文件一旦刪除，主的keepalived服務會當即啓動，若優先級高或優先級低但設置的搶佔，VIP會重漂回來，接上服務。

方案二：檢測nginx服務是否開啓，來實現調整主從

一、在實例段上邊定義一個腳本

vrrp_script chk_nginx {
     script "killall -0 nginx" #killall -0 檢測這個進程是否還活着，不存在就減權重
     interval 2 #每2秒檢查一次
     fall 2 #失敗2次就打上ko的標記
     rise 2 #成功2次就打上ok的標記
     weight -4 #權重，優先級-4，若爲ko
}