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集群介绍,keepalived介绍,使用keepalived配置高可用集群

18.1 集群介绍

集群或者说是群集:其目的是为了实现将多台计算机组合以来完成特定的任务,比如天气预报,大型网络游戏,这些都需要很大的运算量,单台计算机实现成本太高,而且不现实。那么就需要通过集群的方式,将闲置的或者正在使用的计算机联合起来,结合整体的力量来解决这些问题,其实就是多个计算机组合成一个大的计算机罢了。

集群的类型大致分为三类:

1.LB Load Balancing(负载均衡集群)

2.HA High Availability(高可用性集群)

3.HP High Performance(高性能集群)

简单说明下这三种类型的集群:

1. 负载均衡型的集群目的是为了提高服务的并发能力,比如三台WEB服务器组合成一个集群,我们就需要用这种类型的集群来实现负载均衡,既让这三台WEB服务器的负载平均一些,不至于有很空闲的服务器。

2. 高可用性的集群目的是为了提供7*24小时服务的能力,通过提供冗余服务器,来防止宏机造成的服务中断

3. 高性能集群目的是为了在短期内解决大量复杂的计算,常见的天气预报系统,科学勘探,人口普查等等

同时,集群提供了非常好的扩展/缩减性非常,可以方便的增加或者减少服务器。

18.2 keepalived介绍

Keepalived是Linux下一个轻量级别的高可用解决方案。高可用(High Avalilability,HA),其实两种不同的含义:广义来讲,是指整个系统的高可用行,狭义的来讲就是之主机的冗余和接管,

它与HeartBeat RoseHA 实现相同类似的功能,都可以实现服务或者网络的高可用,但是又有差别,HeartBeat是一个专业的、功能完善的高可用软件,它提供了HA 软件所需的基本功能,比如:心跳检测、资源接管,检测集群中的服务,在集群节点转移共享IP地址的所有者等等。HeartBeat功能强大,但是部署和使用相对比较麻烦,

与HeartBeat相比,Keepalived主要是通过虚拟路由冗余来实现高可用功能,虽然它没有HeartBeat功能强大,但是Keepalived部署和使用非常的简单,所有配置只需要一个配置文件即可以完成,

Keepalived起初是为LVS设计的,专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态,它根据TCP/IP参考模型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态,如果某个服务器节点出现异常,或者工作出现故障,Keepalived将检测到,并将出现的故障的服务器节点从集群系统中剔除,这些工作全部是自动完成的,不需要人工干涉,需要人工完成的只是修复出现故障的服务节点。

后来Keepalived又加入了VRRP的功能,VRRP(Vritrual Router Redundancy Protocol,虚拟路由冗余协议)出现的目的是解决静态路由出现的单点故障问题,通过VRRP可以实现网络不间断稳定运行,因此Keepalvied 一方面具有服务器状态检测和故障隔离功能,另外一方面也有HA cluster功能。

Keepalived体系结构图:

18.3 用keepalived配置高可用集群(上)

想要使用Keepalived做这个集群的实验,需要准备两台机器,一台作为master,另一台作为backup。

我这里示例使用的master机器的IP是192.168.77.130

backup机器的IP是192.168.77.128

1. 并且两台机器都需要安装Keepalived,安装命令如下:

yum install -y keepalived

2. 然后就是安装Nginx(两台机器都需要安装),在这里我使用Nginx作为一个负载均衡器,因为在许多的企业中用Nginx作为负载均衡的也不少,所以使用Nginx来作为演示会更接近在企业中的应用。安装命令如下:

yum install -y nginx

提示:我这里为了减少步骤和降低搭建过程的复杂度,所以使用yum来安装,一般在企业中是使用二进制或者源码包来安装Nginx的。

如果你的机器没有安装epel扩展源,需要先安装扩展源,命令如下:

yum install -y epel-release

  1. 编辑master机器上的keepalived配置文件,配置文件模板可以从以下网址获得:

https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/master_keepalived.conf

或者直接从这里复制(但是要记得把注释去掉):

global_defs {   //定义全局参数

  notification_email {  //定义出现问题的时候,给这个邮箱发送邮件

    aming@aminglinux.com

  }

  notification_email_from root@aminglinux.com //定义问题邮件由哪一个邮箱发出去

  smtp_server 127.0.0.1  

  smtp_connect_timeout 30

  router_id LVS_DEVEL

}

vrrp_script chk_nginx {  //检测服务是否正常

   script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"

   interval 3  //检测的间断为3秒钟

}

vrrp_instance VI_1 {  //定义master相关的信息

   state MASTER  //定义角色为master

interface ens33  //定义网卡名称(你机器上能够正常通信的网卡名称)

virtual_router_id 51  //定义路由器的id

priority 100  //定义权重,主角色和从角色的权重是不一样的

advert_int 1  //

authentication {  //定义认证相关的信息

       auth_type PASS  //定义认证的形式为使用密码认证

       auth_pass 123456  //定义密码

   }

   virtual_ipaddress {  //定义vip,这是一公有ip,也就是从和主都共同使用这个ip

192.168.77.100

   }

   track_script {  //加载检测脚本

       chk_nginx

   }

}

使用以下命令清空keepalived的配置文件里的内容:

> /etc/keepalived/keepalived.conf

然后编辑keepalived配置文件:

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

把模板内容复制粘贴进去,注意:最好是检查一下粘贴后的内容和模板的内容是否一致,确保没有复制少了,如果这个配置文件有问题的话,keepalived就启动不起来了。粘贴完了之后,要修改一下,将几个配置修改为你机器上的信息:

  • 网卡名称,要定义你自己的网卡名称。
  • global_defs那一段可以自定义,可以自己根据实际情况修改
  • 可以定义一个自己的密码
  • vip地址,最好是你虚拟机的ip段的地址
  1. 在master机器上定义监控脚本,脚本的内容可以从以下网址获得:

https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/master_check_ng.sh

或者直接从这里复制:

#!/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

fi

fi

这是检查Nginx是否正常的一个shell脚本。

编辑脚本文件(这个脚本文件的路径是可以在keepalived.conf文件中自定义的):

vim /usr/local/sbin/check_ng.sh

将复制的内容粘贴进去:

注意: 如果你的nginx是yum安装的,那么就要把/etc/init.d/nginx start那行,改为systemctl start nginx。

  1. 编辑完脚本后,给这个脚本文件设置755权限(不设置这个权限的话,就无法自动加载这个脚本):

chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

18.4 用keepalived配置高可用集群(中)

上一部分我们就已经在master机器上配置好了keepalived,配置好之后就是启动keepalived服务,并且需要查看一下进程是否存在:

systemctl start  keepalived

ps aux |grep keepalived

如图,则是没有问题,服务启动成功了。

如果你的机器上启动了nginx服务的话,先关闭nginx:

service nginx stop

然后再查看nginx的进程:

ps aux |grep nginx

会发现nginx自动启动了,这就证明检测脚本没问题。

关于keepalived的日志记录,我们可以在/var/log/messages日志文件中查看:

使用ip add 命令查看vip是否存在:

使用ifconfig命令是查看不到vip的,需要使用ip add 命令。

在搭建集群的时候,需要先把selinux给关闭,防火墙的规则也要清空,两台机器都需要关闭和清空规则:

清空防火墙规则:

iptables -F

关闭selinux:

setenforce 0

配置backup机器:

master机器配置完后,就需要到backup机器上进行配置了。同样的在backup机器上第一件要做的事情就是配置keepalived配置文件:

1. 清空keepalived.conf文件:

> /etc/keepalived/keepalived.conf

2. 然后编辑keepalived配置文件:

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

  1. 复制模板内容(模板内容同样的在上面那个网址获得),粘贴进去。然后修改以下几个地方:
  • 网卡名称,要定义你自己的网卡名称。
  • state参数要改为backup
  • priority(权重)参数改为90
  • global_defs那一段可以自定义,可以自己根据实际情况修改
  • 可以定义一个自己的密码
  • virtual_ipaddress(vip地址)参数,定义和master机器同样的地址

4. 同样的要编辑检测脚本,脚本的内容可以从以下网址获得,我这里的脚本和master机器的配置有些差别,因为我backup机器的nginx是yum安装的,而master机器的nginx则是源码包安装的,所以在启动命令上不一样,可以根据实际情况更改启动方式:

https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/backup_check_ng.sh

编辑脚本文件:

vim /usr/local/sbin/check_ng.sh

将复制的内容粘贴进去:

5. 编辑完脚本后,给这个脚本文件设置755权限(不设置这个权限的话,就无法自动加载这个脚本):

chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

  1. 启动keepalived服务,并查看进程:

systemctl start  keepalived

ps aux |grep keepalived

  1. 修改一下master机器的nginx的默认访问页的内容(默认页的路径在nginx的默认虚拟主机配置文件中查看):

vim /data/wwwroot/default/index.html

修改内容如下:

  1. 使用浏览器访问master机器的ip地址,看看是否会显示修改后的内容:

如图,则是没问题。

  1. 这次修改backup机器的nginx默认访问页内容,因为是yum安装的,所以路径不一样:

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

因为是yum安装的,所以会自带有内容,需要先清空一下:

> /usr/share/nginx/html/index.html

接着修改内容如下:

10.使用浏览器访问backup机器的ip地址,看看是否会显示修改后的内容:

如图,则是没问题。

以上这几个步骤是为了确认nginx能够被正常访问。

接下来我们需要访问vip,确认vip也能够被访问:

如图,可以看到能够被正常访问,而且默认就是访问master机器的。

18.5 用keepalived配置高可用集群(下)

完成上述步骤之后,我们的高可用集群就搭建好来了,接下来我们需要测试一下这个高可用集群:

测试1:关闭master上的nginx服务

关闭之后任然会被keepalived服务启动,代表没问题。

测试2:在master机器上增加iptabls规则:

iptables -I OUTPUT -p vrrp -j DROP

依旧能够被访问,这种情况就不属于master宕机:

测试完之后清空规则:

iptables -F

测试3:关闭master机器上的keepalived服务

systemctl stop keepalived

然后可以看到master机器上的vip被释放了,不存在了:

这时vip被backup机器所监听了,这就类似于生产环境中,master机器宕机了,然后backup机器就会顶替master机器:

现在再去访问vip地址,会发现变成了backup机器上默认页里的内容:

这种情况就是master宕机了,这一步测试就是为了模拟master宕机的情况。

测试4:启动master上的keepalived服务

systemctl start keepalived

同样的去浏览器访问vip,访问页面的内容恢复成master上的默认页内容就没问题了:

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