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Linux集群、Keepalived—Nginx高可用集群架构搭建

第十八章 Linux集群

18.1 集群介绍

Linux集群根据功能划分为两大类:高可用和负载均衡。

高可用集群

高可用集群通常为2台服务器,一台工作,另一台作为冗余,当提供服务的机器宕机时,冗余将接替继续提供服务。 实现高可用的开源软件有:heartbeat、Keepalived,其中heartbeat已无人维护,所以今后使用Keepalived来搭建高可用集群。

负载均衡集群

负载均衡集群,需要有1台服务器作为分发器,它负责把用户的请求分发给后端的服务器处理,在这个集群里,除了分发器外就是给用户提供服务的服务器了,这些服务器数量至少为2台,所以负载均衡集群至少要3台服务器。 实现负载均衡的开源软件有:LVS、Keepalived、haproxy、nginx;商业软件有:F5、Netscaler。

18.2 Keepalived介绍

Keepalived通过VRRP(virtual router redundancy protocol)虚拟路由冗余协议来实现高可用。 在这个协议里会将多台功能相同的路由器组成一个小组,这个小组会有1个master角色和N(N≥1)个backup角色。 Keepalived有三个模块:core、check、vrrp。其中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模块负责健康检查,vrrp负责实现vrrp协议。

18.3-18.5 用Keepalived配置高可用集群

操作环境:

两台虚拟机: 系统:centos 7.3_64位 master:192.168.8.131;编译安装nginx;yum install -y keepalived backup:192.168.8.130;yum install -y nginx;yum install -y keepalived VIP:192.168.8.100 注: VIP(virtual IP)虚拟IP,由Keepalived设置,用于服务器对外提供服务。

准备工作

master:

安装Keepalived:
[root@adailinux ~]# yum install -y keepalived

查看nginx版本:
[root@adailinux ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -v
nginx version: nginx/1.12.1

backup:

安装Keepalived:
[root@localhost ~]# yum install -y keepalived

安装nginx:
[root@localhost ~]# yum install -y nginx

查看nginx版本:
[root@localhost ~]# nginx -v
nginx version: nginx/1.10.2

开始配置

配置master机器:

配置Keepalived: 在此使用自定义的Keepalived配置文件脚本(先清空或删除自带配置文件脚本)。

[root@adailinux ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
   notification_email {
     aming@aminglinux.com                          
   }                                               #定义故障提醒邮件接收地址(本实验用不到)
   notification_email_from root@aminglinux.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30                         
   router_id LVS_DEVEL                             ##运行keepalived的机器的一个标识,多个节点标识可以相同,也可以不同
}
vrrp_script chk_nginx {                            #定义监控脚本
    script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"           #指定服务健康检测(check)脚本
    interval 3                                     #检测时间间隔
}
vrrp_instance VI_1 {                               
    state MASTER                                   #定义该服务的角色 
    interface ens33                                #定义在本机中监听VIP的网卡
    virtual_router_id 51                           #虚拟路由id(同组中的服务器保持该id一致)
    priority 100                                   #指定本机权重(决定优先级)
    advert_int 1                                   #vrrp Multicast广播周期秒数
    authentication {                               #定义认证相关信息  
        auth_type PASS                             #认证类型为密码形式
        auth_pass 123456                           #定义认证密码
    }
    virtual_ipaddress {                            #定义VIP
        192.168.188.100
    }
    track_script {                                 #加载监控服务(脚本)
        chk_nginx                                  #注意此处服务名称要与上面监控脚本名称一致
    }
}

创建监控脚本:

[root@adailinux ~]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
#!/bin/bash
#时间变量,用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`
#计算nginx进程数量
n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
#如果进程为0,则启动nginx,并且再次检测nginx进程数量,
#如果还为0,说明nginx无法启动,此时需要关闭keepalived
if [ $n -eq "0" ]; then
        /etc/init.d/nginx start
        n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
        if [ $n2 -eq "0"  ]; then
                echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
                systemctl stop keepalived      #在此停止Keepalived服务是为了避免发生脑裂
        fi
fi

更改脚本权限:
[root@adailinux ~]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

启动Keepalived服务:
[root@adailinux ~]# systemctl start keepalived

检测服务状态:
[root@adailinux ~]# ps aux |grep keep
root      4586  0.0  0.1 111708  1308 ?        Ss   15:44   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      4587  0.1  0.2 111708  2556 ?        S    15:44   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      4588  0.6  0.1 111708  1620 ?        S    15:44   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      4682  0.0  0.0 112664   972 pts/1    S+   15:45   0:00 grep --color=auto keep
[root@adailinux ~]# ps aux |grep nginx
root      3380  0.0  0.1  45352  1164 ?        Ss   14:15   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    3381  0.0  0.4  47840  4064 ?        S    14:15   0:00 nginx: worker process
nobody    3382  0.0  0.3  47840  3804 ?        S    14:15   0:00 nginx: worker process
root      4696  0.0  0.0 112664   976 pts/1    R+   15:45   0:00 grep --color=auto nginx
[root@adailinux ~]# /etc/init.d/nginx stop
Stopping nginx (via systemctl):                            [  确定  ]
[root@adailinux ~]# ps aux |grep nginx
root      4814  0.0  0.1  45352  1184 ?        Ss   15:46   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    4816  0.0  0.3  47840  3820 ?        S    15:46   0:00 nginx: worker process
nobody    4817  5.0  0.3  47840  3820 ?        S    15:46   0:00 nginx: worker process
root      4827  0.0  0.0 112664   976 pts/1    S+   15:46   0:00 grep --color=auto nginx
注:由以上检测状态可知关闭nginx服务之后Keepalived会再次自动启动nginx服务

说明: “脑裂”,即当master宕机后仍然未释放VIP,同时backup接替master提供服务要使用同一VIP,因而导致两台机器争占同一VIP导致服务紊乱,所以当master宕机后需要关闭其Keepalived服务来避免脑裂现象发生。Keepalived服务的日志位置:/var/log/messages。 查看网卡信息:

[root@adailinux ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:8a:1b:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.8.131/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.8.100/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever

说明: 在此不能使用ifconfig查看,ens33中增加了一个IP:192.168.8.100/32。

配置backup机器:

配置Keepalived: 同样使用自定义脚本。

[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
   notification_email {
     aming@aminglinux.com
   }
   notification_email_from root@aminglinux.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
    script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"
    interval 3
}
vrrp_instance VI_1 {       #只有该部分与master有区别
    state BACKUP           #角色
    interface ens33        
    virtual_router_id 51   
    priority 90            #权重
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.8.100
    }   
    track_script {
        chk_nginx
    }   
}   

说明: 如果是多台服务器,权重决定了master宕机后,backup接管master角色的顺序。

创建监控脚本:

[root@localhost ~]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
#!/bin/bash
#时间变量,用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`
#计算nginx进程数量
n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
#如果进程为0,则启动nginx,并且再次检测nginx进程数量,
#如果还为0,说明nginx无法启动,此时需要关闭keepalived
if [ $n -eq "0" ]; then
        systemctl start nginx
        n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
        if [ $n2 -eq "0"  ]; then
                echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
                systemctl stop keepalived
        fi
fi

更改脚本权限:
[root@localhost ~]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

启动Keepalived服务:
[root@localhost ~]# systemctl start keepalived.service 

说明: 该检测脚本中与master检测脚本的区别在于:systemctl start nginx,即nginx的启动方式,因为在backup服务器中是使用yum安装的nginx,默认添加到系统服务中。

测试

master宕机前:

master:

backup:

使用VIP访问:

此时默认访问到master服务器。

master宕机后:

master宕机后该机器上的Keepalived服务必将关闭,此处模拟master服务器上的Keepalived关闭后的情景:

关闭Keepalived服务:
[root@adailinux ~]# systemctl stop keepalived.service

查看master上IP状态:

[root@adailinux ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:8a:1b:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.8.131/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::65d2:adc:20d3:8c74/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

说明: ens33上已经没有了VIP。

查看back上IP状态:

[root@localhost ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:40:9f:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.8.130/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.8.100/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::b61a:f99d:bfc0:e0b5/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

说明: VIP转移到backup的ens33网卡上。然后使用浏览器访问VIP。

即,master宕机后由backup继续提供服务。

注: 恢复master上的Keepalived服务后,会由master服务器为该集群提供服务。如下:

在master上操作:
[root@adailinux ~]# systemctl start keepalived.service 
[root@adailinux ~]# ip add
2: ens33:
    inet 192.168.8.131/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.8.100/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever


在backup上:  
[root@localhost ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:40:9f:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.8.130/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::b61a:f99d:bfc0:e0b5/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

再次使用浏览器访问VIP:

即,Keepalived——Nginx高可用集群搭建完成!!!

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