Nginx 高可用集群解决方案 Nginx + Keepalived

1. Keepalived高可用软件

Keepalived软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，用来管理并监控LVS集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的VRRP功能。因此，keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务的高可用解决方案软件。

keepalived软件主要是通过VRRP协议实现高可用功能的。VRRP是Virtual Router Redundancy Protocol（虚拟路由冗余协议）的缩写，VRRP出现的目的就是为了解决静态路由的单点故障问题的，它能保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行。所以，keepalived一方面具有配置管理LVS的功能，同时还具有对LVS下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可以实现系统网络服务的高可用功能。

2. Keepalived高可用故障切换转移原理

Keepalived高可用服务对之间的故障切换转移，是通过VRRP来实现的。在keepalived服务工作时，主Master节点会不断地向备节点发送（多播的方式）心跳消息，用来告诉备Backup节点自己还活着。当主节点发生故障时，就无法发送心跳的消息了，备节点也因此无法继续检测到来自主节点的心跳了。于是就会调用自身的接管程序，接管主节点的IP资源和服务。当主节点恢复时，备节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源和服务，恢复到原来的备用角色。

3. Keepalived高可用实验环境说明

如下图所示，前端有两台的Nginx负载均衡器，用来分发接收到客户端的请求。在前文已经配置好了Nginx01，Nginx02也是一样的配置。现在要在两个Nginx负载均衡器上做高可用配置，Nginx01作为主节点，Nginx02作为备节点。

juefangannginx+keepalived_1_9.png

4.安装并启用keepalived

keepalived的安装非常简单，直接使用yum来安装即可。

  yum install keepalived -y

安装之后，启动keepalived服务，顺便把keepalived写入开机启动的脚本里面去。。

  /etc/init.d/keepalived star
    echo "/etc/init.d/keepalived start" >>/etc/rc.local

启动之后会有三个进程，没问题之后可以关闭keepalived软件，接下来要修改keepalived的配置文件。

juefangannginx+keepalived_2_12.png

5.修改keepalived配置文件并且重启keepalived服务

  /etc/init.d/keepalived stop    #关闭keepalived服务   
    vim /etc/keepalived/keepalived.conf  #用vim打开编辑

主节点的配置文件

  ! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
    
       notification_email {
    
         acassen@firewall.loc
    
         failover@firewall.loc
    
         sysadmin@firewall.loc
    
       }
    
       notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    
       smtp_server 192.168.200.1
    
       smtp_connect_timeout 30
    
       router_id lb01
    
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
    
        state MASTER
    
        interface eth1
    
        virtual_router_id 55
    
        priority 150
    
        advert_int 1
    
        authentication {
    
            auth_type PASS
    
            auth_pass 123456
    
        }
    
        virtual_ipaddress {
    
            192.168.31.5/24 dev eth1 label eth1:1
    
        }
    
    }
    
    ......

备节点的配置文件

  ! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
    
       notification_email {
    
         acassen@firewall.loc
    
         failover@firewall.loc
    
         sysadmin@firewall.loc
    
       }
    
       notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    
       smtp_server 192.168.200.1
    
       smtp_connect_timeout 30
    
       router_id lb02
    
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
    
        state BACKUP
    
        interface eth1
    
        virtual_router_id 55
    
        priority 100
    
        advert_int 1
    
        authentication {
    
            auth_type PASS
    
            auth_pass 123456
    
        }
    
        virtual_ipaddress {
    
            192.168.31.5 dev eth1 label eth1:1
    
        }
    
    }
    
    ......

注解：修改配置文件主要就是上面加粗的几个地方，下面说明一下那几个参数的意思：

router_id 是路由标识，在一个局域网里面应该是唯一的；
vrrp_instance VI_1{…}这是一个VRRP实例，里面定义了keepalived的主备状态、接口、优先级、认证和IP信息；
state 定义了VRRP的角色，interface定义使用的接口，这里我的服务器用的网卡都是eth1,根据实际来填写，virtual_router_id是虚拟路由ID标识，一组的keepalived配置中主备都是设置一致，priority是优先级，数字越大，优先级越大，auth_type是认证方式，auth_pass是认证的密码
virtual_ipaddress ｛…｝定义虚拟IP地址，可以配置多个IP地址，这里我定义为192.168.31.5，绑定了eth1的网络接口，虚拟接口eth1:1

修改好主节点之后，保存退出，然后启动keepalived，几分钟内会生成一个虚拟IP：192.168.31.5

juefangannginx+keepalived_3_12.png

然后修改备节点的配置文件，保存退出后启动keepalived，不会生成虚拟IP，如果生成那就是配置文件出现了错误。备节点和主节点争用IP资源，这个现象叫做“裂脑”。

juefangannginx+keepalived_4_12.png

6.进行高可用的主备服务器切换实验

停掉主节点的keepalived服务，查看备节点会不会生成VIP：192.168.31.5

juefangannginx+keepalived_5_12.png

juefangannginx+keepalived_6_12.png

启动主节点的keepalived服务，然后查看主节点和备节点的VIP，主节点应该会抢夺回来VIP：

juefangannginx+keepalived_7_12.png

juefangannginx+keepalived_8_12.png

7.搭配Nginx负载均衡来测试

修改windows的hosts文件，把域名指向到VIP上

juefangannginx+keepalived_9_12.png

然后用浏览器打开http://www.pcm.com的页面，在web01上查看access.log日志记录到的客户端IP地址

juefangannginx+keepalived_10_12.png

juefangannginx+keepalived_11_12.png

可以看到日志记录到的客户端的IP地址是192.168.31.1，反向代理服务器是主服务器192.168.31.3.下面我们停止keepalived服务，看备节点会不会接替主节点的VIP和服务。

juefangannginx+keepalived_12_12.png

juefangannginx+keepalived_13_12.png

juefangannginx+keepalived_14_12.png

可以看到，备节点确实接替了主节点的工作。重新启用主节点，实验的结果就不验证了。

8.编写Nginx Web服务的守护脚本

上面的实验测试有一个问题就是，我们是用Nginx做负载均衡分发请求的数据包的。如果主节点的Keepalived服务正常运行，而Nginx运行异常，那么将会出现Nginx负载均衡服务失灵，无法切换到Nginx负载均衡器02上，后端的Web服务器无法收到请求。所以，我们应该要检测Nginx的服务是否正常运行，如果不是正常运行，应该停掉Keepalived的服务，这样才能自动切换到备节点上。

我们可以通过检测80端口是否开启来判定Nginx的运行情况，2秒钟检测一次，脚本如下

  #!/bin/bash
    while true
    do
    if [ $(netstat -tlnp|grep nginx|wc -l) -ne 1 ]
    then
    	/etc/init.d/keepalived stop
    fi
    sleep 2
    done

实验的结果可以后台执行命令之后然后停止Nginx服务检验

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作者：superpcm

来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/108577218

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