KeepAlive--高可用解決方案

時間  2019-12-05
標籤 keepalive 可用 解決 方案 简体版
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一：keepalive簡述

一;高可用的解決方案

1）vrrp協議的實現
keepalive
2）ais：完備HA集羣html

RHCS（cman）
        heartbeat
        corosync

二：vrrp協議：

概念：在節點（主機）出現故障時，實現ip地址的切換。
keepalive就是基於此協議而實現高可用的。linux

Failover：故障切換，即某資源的主節點故障時，將資源轉移至其它節點的操做；
Failback：故障移回，即某資源的主節點故障後從新修改上線後，將轉移至其它節點的資源從新切回的過程；nginx

術語：web

虛擬路由器：Virtual Router
       對應與配置文件中/etc/keepalived中的virtual_ipaddress 
       生產中一個director主機上一般會有多個網卡，對外爲vip1，接收用戶請求，對內爲vip2，將用戶的請求經過vip2發送給後端提供服務的主機RS。在配置虛擬路由ip時。vip1與vip2須要配置在一個組內，實如今master主機出現故障時，vip1轉向backup備用主機時，vip2也同時轉向backup備用主機。否則vip2還停留在master主機上，轉向後端主機的請求將會沒法到達。
      此塊在配置文件中
    虛擬路由器標識：VRID(0-255)
        物理路由器：
            master：主設備
            backup：備用設備
            priority：優先級
            VIP：Virtual IP，虛擬ip 
            VMAC：Virutal MAC (00-00-5e-00-01-VRID)
                GraciousARP
            
        通告：心跳，優先級等；週期性；
        
        搶佔式，非搶佔式；
        
        安全工做：
            認證：
                無認證
                簡單字符認證
                MD5

三：keepalived:

1：簡述

vrrp協議的軟件實現，原生設計的目的爲了高可用ipvs服務：
            基於vrrp協議完成地址流動；
            爲集羣內的全部節點生成ipvs規則（在配置文件中預先定義）；
            爲ipvs集羣的各RS作健康狀態檢測；
            基於腳本調用接口經過執行腳本完成腳本中定義的功能，進而影響集羣事務；
            
        組件：
            核心組件：
                vrrp stack   vrrp協議的實現    
                ipvs wrapper爲集羣內的全部節點生成ipvs規則
                checkers    爲ipvs集羣的各RS作健康狀態檢測
            控制組件：

配置文件分析器算法

IO複用器
                內存管理組件

虛擬路由器的工做模型：vim

單主：
 雙主

通知機制：後端

notify_master
 notify_backup
 notify_fault

2：安裝

yum install keepalived
程序環境：安全

主配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf
            主程序文件：/usr/sbin/keepalived
            Unit File：keepalived.service
            Unit File的環境配置文件：/etc/sysconfig/keepalived

3：配置文件

/etc/keepalived/keepalived.confbash

配置文件組件部分：服務器

TOP HIERACHY
                GLOBAL CONFIGURATION
                    Global definitions
                    Static routes/addresses
                VRRPD CONFIGURATION
                    VRRP synchronization group(s)：vrrp同步組；
                    VRRP instance(s)：每一個vrrp instance即一個vrrp路由器；
                LVS CONFIGURATION
                    Virtual server group(s)
                    Virtual server(s)：ipvs集羣的vs和rs；

4：man keepalived.conf

能夠查看配置文件的具體使用細則
第一個配置段：GLOBAL CONFIGURATION
第二配置段：VRRPD CONFIGURATION

此地址段爲配置keepalived的核心配置段。主要包括兩塊內容

VRRP instance(s)：vrrp實例

一個vrrp instance 就是一個vrrp路由器

VRRP synchronization group(s)：虛擬路由器同步組

一個主機生產中通常須要配置兩個以上的虛擬路由器。此配置能夠實現將多個虛擬路由器編制在一個組內，能夠實現，當一個虛擬路由器偏移至另外一臺主機時，其他的虛擬路由器（vip）也同時偏移至另外一臺主機上。

inside_network # name of vrrp_instance (below) 內網網絡
outside_network # One for each moveable IP. 外網網絡

clipboard.png
第三段：LVS CONFIGURATION

高可用LVS時使用。若使用Nginx時不用關注此塊

四：配置語法：

配置虛擬路由器：
                vrrp_instance <STRING> {
                    ....
                }
                
    專用參數：
    state MASTER|BACKUP：當前節點在此虛擬路由器上的初始狀態；只能有一個是MASTER，餘下的都應該爲BACKUP；
    interface IFACE_NAME：綁定爲當前虛擬路由器使用的物理接口；
    virtual_router_id VRID：當前虛擬路由器的唯一標識，範圍是0-255；
    priority 100：當前主機在此虛擬路徑器中的優先級；範圍1-254；
    advert_int 1：vrrp通告的時間間隔；
    authentication {
            auth_type AH|PASS
            auth_pass <PASSWORD>
            }
    virtual_ipaddress {
        <IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>
                192.168.200.17/24 dev eth1
                192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
                    }
        track_interface {
        eth0
        eth1
                        ...
    }
    配置要監控的網絡接口，一旦接口出現故障，則轉爲FAULT狀態；
    nopreempt：定義工做模式爲非搶佔模式；
    preempt_delay 300：搶佔式模式下，節點上線後觸發新選舉操做的延遲時長；
                    
    定義通知腳本：
    notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING>：當前節點成爲主節點時觸發的腳本
    notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING>：當前節點轉爲備節點時觸發的腳本；
    notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING>：當前節點轉爲「失敗」狀態時觸發的腳本；
                        
    notify <STRING>|<QUOTED-STRING>：通用格式的通知觸發機制，一個腳本可完成以上三種狀態的轉換時的通知；

五：通知機制

通知機制：
notify_master：to be master時，調用指定的腳本完成輔助操做，，以「通知」爲核心目標
notify_backup to be backup時，調用指定的腳本完成輔助操做，，以「通知」爲核心目標
notify_fault

通知腳本的使用方式：
示例通知腳本：
    #!/bin/bash
    #
    contact='root@localhost'

    notify() {
    local mailsubject="$(hostname) to be $1, vip floating"
    local mailbody="$(date +'%F %T'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1"
    echo "$mailbody" | mail -s "$mailsubject" $contact
    }

    case $1 in
    master)
        notify master
                ;;
    backup)
        notify backup
                ;;
    fault)
        notify fault
            ;;
            *)
        echo "Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}"
            exit 1
            ;;
        esac            
            
腳本的調用方法：
    notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
    notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"

六：D類地址

D類IP地址第一個字節以「1110」開始 。它並不指向特定的網絡，目前這一類地址被用在多點廣播（Multicast）中。多點廣播地址用來一次尋址一組計算機，它標識共享同一協議的一組計算機。
D類地址又分爲三種類型：即專用地址、公用地址和私用地址；其中專用地址（224.0.0.0-224.0.0.255）用於網絡協議組的廣播，公用地址（224.0.1.0-238.255.255.255）用於其它組播，私用地址（239.0.0.0-239.255.255.255）用於測試。

在keepdlived的配置文件中
vrrp_mcast_group4 224.24.24.18
此地址用於向共同使用vrrp協議的主機 不斷的廣播自身的ip地址，及優先級。優先級高的主機將會使用vip

在現實中，會使用一根網線將 此兩臺主機直接綁定在一塊兒，實現此類功能

二：實現

一：配置前提

HA Cluster的配置前提：

(1) 各節點時間必須同步；

ntp, chrony
        (2) 確保iptables及selinux不會成爲阻礙；
        (3) 各節點之間可經過主機名互相通訊（對KA並不是必須）；
            建議使用/etc/hosts文件實現； 
        (4) 確保各節點的用於集羣服務的接口支持MULTICAST通訊；
            D類：224-239；

二：實驗前奏

keepalive天生是用來高可用LVS的。藉助服務腳本接口能夠實現高可用nginx和haproxy

第一步：單主模型
vrrp的地址轉移實現。單主模式。一個虛擬路由vip
第二步：雙主模型
實現雙主節點，每個節點均可以工做起來。雙虛擬路由ip
第三步：高可用LVS
在單主模式下。增長後端的具體服務。實現節點切換時，服務仍然可用。

後端的服務爲兩臺主機，

第四步：增長check。檢查後端主機的健康情況。

在後端主機所有down掉的狀況之下，增長sorry server.用keepalive主機實現

第五步：高可用haproxy
keepalive主機再也不使用LVS（director）。使用nginx或者haproxy

三：keepalive 單主模式

環境：172.16.253.95 作master

172.16.253.96 作backup

1：解讀配置文件

再解讀/etc/keepalived/keepalived.conf

全局配置

global_defs {
notification_email {

haha@mashuai.com    //出問題時，接收郵件的地址

}
notification_email_from admin@mashuai.com //郵件發件人地址

smtp_server 127.0.0.1 //郵件服務器地址
smtp_connect_timeout 30 //鏈接超時時間
router_id n2 //虛擬路由服務器地址（建議寫上主機名）
vrrp_mcast_group4 224.24.24.18 //多播地址段，默認爲224.0.0.18.作實驗時須要更改
}

vrrp_instance vrrp實例段，核心配置段

vrrp_instance VI_1 { //虛擬路由器的名稱，多個時，名稱要不同

state MASTER       //虛擬路由器的狀態，master|backup
interface eth0       //經過哪一個網口發送vrrp廣播
virtual_router_id 01  //虛擬路由器的id，要與同一臺主機上的其餘虛擬路由器id 區分開來
priority 100         //物理路由器在此虛擬路由器上的優先級
advert_int 1         //每隔多長時間 廣播一次本身的優先級
authentication {      //傳遞信息的認證方式，密碼僅支持8位
    auth_type PASS
    auth_pass 1111
}   
virtual_ipaddress {         //虛擬路由的ip地址
172.16.253.100
}

}

2：更改配置文件

95主機的配置文件
注意：綠色字體爲與96主機不同的地方。

其餘的配置文件內容通通都註釋掉

global_defs {
notification_email {

haha@mashuai.com

}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
vrrp_mcast_group4 224.24.24.18
}

vrrp_instance VI_1 {

state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 01
priority 100
advert_int 1
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.16.253.100
}

}
96主機的配置文件

global_defs {
notification_email {

haha@mashuai.com

}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id n2
vrrp_mcast_group4 224.24.24.18
}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 01
priority 95
advert_int 1
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.16.253.100
}

}

3：重啓keepalived服務

95主機 master：
systemctl restart keepalived.service
systemctl status keepalived.service

clipboard.png

ip a：虛擬路由器主機ip已經添加進來

clipboard.png

tcpdump -nn -i eth0 host 224.24.24.18
172.16.253.95 主機經過224.24.24.18向外發送vrrp廣播，vrid爲1 優先級爲100，字節長度爲20，簡單認證方式，每隔1秒發送一次

clipboard.png
96主機：backup
systemctl restart keepalived.service
systemctl status keepalived.service

clipboard.png
4：模擬vip偏移至 96主機
95 主機 stop keepalived服務
systemctl stop keepalived.service
在96主機上 vip已經偏移至96主機

clipboard.png

再次在 95 主機重啓 keepalived服務 VIP則將從新偏移至95主機
默認vrrp工做於搶佔 模式。誰的級別高，vip偏移至哪臺主機上

clipboard.png

clipboard.png

四: 雙主模式

簡述：配置兩個虛擬路由器
下圖爲框架：

clipboard.png

環境：先stop 95 96兩臺主機的keepalived服務

1：編輯配置文件

95主機增長以下代碼：
vrrp_instance VI_2 {

state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 02
priority 95
advert_int 1
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 2222
}   
virtual_ipaddress {
172.16.253.200
}

}

96主機：
增長以下代碼，至關於增長了另外一組虛擬路由器vip2 172.16.253.200
vrrp_instance VI_2 {

state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 02
priority 100
advert_int 1
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 2222
}
virtual_ipaddress {
172.16.253.200
}

}

2：啓動96主機服務

96主機：先關閉服務，再啓動服務。

[root@hkeepalived]#systemctl stop keepalived
[root@hkeepalived]#systemctl start keepalived
[root@hkeepalived]#systemctl status keepalived
兩個 vip都添加至 eth0 網卡了

clipboard.png

clipboard.png

3：啓動95主機服務

[root@hkeepalived]#systemctl stop keepalived
[root@hkeepalived]#systemctl start keepalived
[root@hkeepalived]#systemctl status keepalived

clipboard.png
啓動95 主機服務以後 100地址的vip回至95主機。由於172.16.253.100的vip在95主機的優先級要比在96主機上高

五：調用通知機制

目的:演示通知機制中

notify_master
 notify_bacup 是如何工做

1：95 96主機

編輯通知機制的腳本放置在/etc/keepalived下
vim notify.sh

!/bin/bash

contact='root@localhost'

notify() {

            local mailsubject="$(hostname) to be $1, vip floating"
            local mailbody="$(date +'%F %T'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1"
            echo "$mailbody" | mail -s "$mailsubject" $contact
            }

            case $1 in
            master)
                    notify master
                                    ;;
            backup)
                    notify backup
                                    ;;
            fault)
                    notify fault
                            ;;
                            *)
                    echo "Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}"
                            exit 1
                            ;;
            esac

2 :95 96 主機的配置文件恢復至單主模式

刪除 實驗四中 增長的配置文件內容

3：編輯配置文件

95 96 主機中 在vrrp_instance中增長以下代碼

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

clipboard.png

4：啓動服務

啓動96主機的服務：
查看郵件有無發送：
mail

clipboard.png
啓動95主機的服務：

96主機將收到 變爲 backup 的郵件

clipboard.png

六：LVS-DR模式--keepalive

環境：
95主機 LVS
96主機 LVS
97 98 主機RS

1:97 98 主機 安裝nginx

yum install nginx –y

編輯主頁文件：
97：vim /usr/share/nginx/html/index.html

<h1> RS1111111111111</h1>

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

<h1> RS22222222222</h1>

2：後端主機 內核參數修改

97 98主機編輯腳本
1：
後端主機內核參數的修改 及 vip的添加
編輯腳本，實現對內核參數的修改
vim /root/set.sh
#!/bin/bash

vip=172.16.0.199
mask=255.255.255.255
iface="lo:0"

case $1 in
start)

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
 echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
 echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

 ifconfig $iface $vip netmask $mask broadcast $vip up
 route add -host $vip dev $iface
 ;;

stop)

ifconfig $iface down
 echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
 echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
 echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
 ;;

*)

echo "start|stop"
 exit 1

；；
esac

2：測試腳本實現
bash –x set.sh start
ip a
查看 lo的ip有無添加進來

3：lvs主機95 配置服務

1 安裝ipvsadm
2 添加vip至eth0
ifconfig eth0:0 172.16.253.199 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.253.199 up

3：配置LVS-NAT 服務
[root@h~]#ipvsadm -A -t 172.16.253.199:80 -s rr
[root@h~]#ipvsadm -a -t 172.16.253.199:80 -r 172.16.253.97:80 -g
[root@h~]#ipvsadm -a -t 172.16.253.199:80 -r 172.16.253.98:80 -g
[root@h~]#ipvsadm -L –n

clipboard.png
4：測試

clipboard.png

5 down掉 95主機 lvs

在96主機上部署lvs
95主機
ipvsadm –C
ifdown eth0:0
96主機
重複步驟3 便可
1 安裝ipvsadm
2 添加vip至eth0
ifconfig eth0:0 172.16.253.199 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.253.199 up

3：配置LVS-NAT 服務
[root@h~]#ipvsadm -A -t 172.16.253.199:80 -s rr
[root@h~]#ipvsadm -a -t 172.16.253.199:80 -r 172.16.253.97:80 -g
[root@h~]#ipvsadm -a -t 172.16.253.199:80 -r 172.16.253.98:80 -g
[root@h~]#ipvsadm -L –n

4 測試 DR模式正常與否

clipboard.png

5 測試ok後
96主機上清空全部規則
ipvsadm –C
ifconfig eth0:0 down

6：實現LVS

如下代碼是 實現 LVS 調度
95 96 主機 keepalived.conf配置文件中加入以下代碼

virtual_server 172.16.253.199 80 {

delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind DR
protocol TCP
real_server  172.16.253.98 80{
    weight 1
    HTTP_GET {
        url {
          path /
          status_code 200
        } 
        } 
        connect_timeout 2
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 1
    }   
    
real_server  172.16.253.97 80{
    weight 1 
    HTTP_GET {
        url {
          path /
          status_code 200
        } 
        }

connect_timeout 2

nb_get_retry 3
        delay_before_retry 1
    }

}

重啓 keepalived服務

測試：

clipboard.png

7 重啓 95主機的keepalived服務

95主機的 優先級比96的高
vip會偏移至95主機

96主機
clipboard.png

95主機

clipboard.png

8檢測健康情況功能 有無實現

給98主機增長iptables規則 ：全部tcp的訪問禁止掉
iptables –A INPUT –p tcp –dport 80 –j REJECT

curl http://172.16.253.199 訪問就會僅僅訪問 97主機了

clipboard.png

9：增長sorry server

在 95 96主機上增長soory server 內容
當 後端 9798主機的所有宕機以後。95 96提供sorry server頁面服務

95 96主機
1：安裝nginx 提供sorry頁面
vim /usr/share/nginx/html/index.html
2:更改配置文件 keepalived.conf
在 virtual_server中
增長一行代碼 sorry_server 127.0.0.1 80

clipboard.png

重啓keepalived服務
[root@hkeepalived]#systemctl stop keepalived
[root@hkeepalived]#systemctl start keepalived

down掉 後端主機 9798 nginx服務

測試訪問：
curl http://172.16.253.199 訪問的是95 主機上的 sorry頁面

clipboard.png

關閉 95主機的keepalived 服務
測試訪問：
curl http://172.16.253.199 訪問的是96 主機上的 sorry頁面

clipboard.png

三：高可用服務

一：理論描述

目的：
藉助腳本實現 高可用服務(ninx/http/haproxy)
也就是說在服務不可用時，vip偏移至備用節點。而不是以前實現的主機down掉以後vip偏移至備用節點。

環境：
95 96主機。keepalived 服務stop
腳本例子：
1：rpm –ql keepalived
此文件內有腳本的例子，以及如何調用
/usr/share/doc/keepalived-1.2.13/samples/keepalived.conf.vrrp.localcheck

clipboard.png

2：cat /usr/share/doc/keepalived-1.2.13/samples/keepalived.conf.vrrp.localcheck

clipboard.png

3：腳本簡述
1:在配置文件中定義腳本
vrrp_script chk_sshd {

script "killall -0 sshd"        # cheaper than pidof
   interval 2                      # check every 2 seconds
   weight -4                       # default prio: -4 if KO
   fall 2                          # require 2 failures for KO
   rise 2                          # require 2 successes for OK

}

調用腳本 使用 vrrp_script 關鍵詞
腳本名 chk_sshd

腳本內容分爲兩塊

1 script "killall -0 sshd"
表示 此段代碼 返回0值，部分功能不變 
              返回非0值。要執行一些關鍵指令

killall -0 sshd ：測試 是否能夠殺掉 sshd進程。能殺掉返回0值，表示sshd服務

正常運行。返回其餘值，表示sshd服務沒有運行正常。

2：weight -4 測試失敗權重-4

fall 2        檢測失敗2次，才減去權重
 rise -2  檢查兩次成功，ok

2：在配置文件中調用腳本
在 vrrp_instance中
使用track_script {

chk_haproxy weight 2
   chk_http_port
   chk_https_port
   chk_smtp_port
}

此種模式調用腳本

二：nginx 服務 高可用

1：先定義腳本，再調用腳本

95 96主機同時更改配置文件
編輯keepalived.conf文件

1）增長腳本
 2）調用腳本

1)編輯腳本
vim /etc/keepalived.conf

vrrp_script chk_nginx{
script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 ||exit 0 "
interval 1
weight -10
fall 2
rise 1
}

script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && echo 1 ||echo 0 "

down文件存在 返回1
 down文件不存在 返回0

依靠down文件存在與否 來下降/保持 主節點的權重

2）調用腳本

track_script {
  chk_nginx

}
使用 track_script 關鍵詞 調用腳本

clipboard.png

2：測試

在95主機上 touch /etc/keepalived/down文件
vip偏移至96主機

3：編輯 nginx配置文件

95 96主機
vim /etc/nginx/nginx.conf
server 中增長
location / {
proxy_pass http://websrvs;
}

server上增長
upstream websrvs {
server 172.16.253.97:80;
server 172.16.253.98:80;
}

此段主要實現 nginx的 服務調度至後端服務器

4：測試web主頁訪問

clipboard.png

三：雙主模型nginx 高可用集羣

上接實驗三：

1：編輯配置文件

增長 vrrp_instance 實例2
96主機 在vip2上爲MASTER
95主機在 vip2上爲BACKUP
96主機增長以下內容：
vrrp_instance VI_2 {

state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 61
priority 100
advert_int 1
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 1111
}   
virtual_ipaddress {
    172.16.253.188
}

track_script {

chk_nginx

}

}

clipboard.png

95主機增長以下內容：
vrrp_instance VI_2 {

state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 61
priority 95
advert_int 1
authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 1111
}   
virtual_ipaddress {
    172.16.253.188
}

track_script {

chk_nginx
  chk_nn

clipboard.png

}

### 2: 測試雙主模式
95主機 關閉—啓動服務
96主機關閉服務

1）vip1 及vip2 都在 95主機上

clipboard.png

2）啓動96 主機上的keepalived 服務
vip2 跳轉至 96主機上

clipboard.png

3） 在95 主機上 建 /etc/keepalived/down文件
vip1 199也跳轉至 96主機上

clipboard.png

4） 客戶端測試訪問

clipboard.png

3：改變 nginx的調度算法

clipboard.png

2 hash算法
hash $request_uri consistent
hash $remote_addr
hash $cookie_name
ip_hash 改成 hash $request_uri consistent

clipboard.png

}

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