LVS+Keepalived群集

2023-09-20 14:16:21

LVS+Keepalived群集

一、Keepalived实现原理

1、原理

Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以解决静态路由出现的单点故障问题。

在一个LVS服务集群中通常有主服务器（MASTER）和备份服务器（BACKUP）两种角色的服务器，但是对外表现为一个虚拟IP（VIP），主服务器会发送VRRP通告信息给备份服务器，当备份服务器收不到VRRP消息的时候，即主服务器异常的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

VRRP（虚拟路由冗余协议）是针VRRP对路由器的一种备份解决方案
（1）由多台路由器组成一个热备组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务
（2）每个热备组内同时只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态
（3）若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务

2、Keepalived体系主要模块及其作用

keepalived体系架构中主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。
●core模块：为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析。
●vrrp模块：是来实现VRRP协议的。（调度器之间的健康检查和主备切换）
●check模块：负责健康检查，常见的方式有端口检查及URL检查。（节点服务器的健康检查）

3、Keepalived工具介绍

专为LVS和HA设计的一款健康检查工具

  • 支持故障自动切换

  • 支持节点健康状态检查

    判断LVS负载均衡调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当master故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务切换回master节点。

  • 官方网站：http://www.keepalived.org/

4、合格的集群应该具备的特性

一个合格的集群应该具备以下几个特性：

1）负载均衡：LVS   Nginx  HAProxy  F5

2）健康检查：for  调度器/节点服务器  Keepalived   Heartbeat

3）故障转移：主备切换

健康检查（探针）
1）发送心跳消息   ping/pong
2）TCP端口检查：向一个主机的 IP:PORT 发起TCP连接
3）HTTP URL检查：向一个主机的http://IP:PORT/URL路径发送HTTP GET请求方法，主机响应返回 2XX 3XX 状态码则认为健康检查正常，如响应返回 4XX 5XX 状态码则认为健康检查异常

二、Keepalived的部署

7-4（主），7-7（备）
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装
yum install -y keepalived

cd /etc/keepalived
ls
cp keepalived.conf {,.bak}
#备份

vim keepalived.conf
#修改配置文件
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_01
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.210.200
    }
}

在这里插入图片描述

scp keepalived.conf 192.168.210.107:`pwd`
#将配置文件传送到另一台服务器
7-7
cd /etc/keepalived
ls
vim keepalived.conf
router_id LVS_02 #路由id改成不一样的
state BACKUP #修改初始状态
priority 90 #修改优先级

在这里插入图片描述

7-4
systemctl start keepalived
#开启
systemctl status keepalived
#查看keepalived状态
ip a
#查看VIP地址，主有，备没有，ifconfig是看不到的
#VRRP是keepalived通过ip命令生成的
#关掉keepalived

在这里插入图片描述

systemctl stop keepalived
ip a
#VIP地址不在了

在这里插入图片描述

7-7
ip a
#VIP地址漂过来了

在这里插入图片描述

7-4
#开启
systemctl start keepalived
#VIP地址又回来了，它是通过优先级去判断谁是最终主，7-4的优先级高于7-7

Keepalived通过什么判断哪台主机为主服务器,通过什么方式配置浮动IP？

答案:
Keepalived首先做初始化先检查state状态，master为主服务器，backup为备服务器。
然后再对比所有服务器的priority，谁的优先级高谁是最终的主服务器。
优先级高的服务器会通过ip命令为自己的电脑配置一个提前定义好的浮动IP地址。

三、LVS+Keepalived高可用集群部署

主服务器：192.168.210.104
备服务器：192.168.210.107
Web服务器1：192.168.210.105
Web服务器2：192.168.210.106
VIP地址：192.168.210.200
NFS共享：192.168.210.103

1.部署共享存储

7-3（192.168.210.103）
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
#关闭防火墙
yum install rpcbind nfs-utils -y
#安装rpcbind nfs-utils
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
#开启服务

在这里插入图片描述

mkdir /opt/kkk1 /opt/kkk2
#创建两个共享目录
echo 'this is kkk1 test web page!' > /opt/kkk1/test.html 
echo 'this is kkk2 test web page!' > /opt/kkk2/test.html
#准备两个页面
ls /opt/kkk1
ls /opt/kkk2
#查看是否生成test.html文件
cat /opt/kkk1/test.html
cat /opt/kkk2/test.html
#查看文件内容

在这里插入图片描述

vim /etc/exports
#添加共享目录
/opt/kkk1 192.168.210.0/24(rw,sync,no_root_squash)
/opt/kkk2 192.168.210.0/24(rw,sync,no_root_squash)

在这里插入图片描述

exportfs -rv
#发布共享
showmount -e
#查看共享文件

在这里插入图片描述

2.配置负载调度器（主、备相同）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
#安装ipvsadm和keepalived
modprobe ip_vs
#加载内核模块
cat /proc/net/ip_vs
#查看版本

1）配置keeplived（主、备服务器上都要设置）

--192.168.210.104--

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
#备份

vim keepalived.conf
#修改配置文件
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_01
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.210.200
    }
}
virtual_server 192.168.210.200 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0
    protocol TCP

    real_server 192.168.210.105 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK{
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3

            }
    real_server 192.168.210.106 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK{
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
     }
  }
}

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

#释义版
global_defs {						#定义全局参数
--10行--修改，邮件服务指向本地
	smtp_server 127.0.0.1
--12行--修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
	router_id LVS_01
--14行--注释掉，取消严格遵守VRRP协议功能，否则VIP无法被连接
	#vrrp_strict
}
vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数
--20行--修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP
    state MASTER
--21行--修改，指定承载vip地址的物理接口
    interface ens33
--22行--修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致	
    virtual_router_id 10
	#nopreempt		#如果设置非抢占模式，两个节点state必须为BACKUP，并加上配置 nopreempt
--23行--修改，指定优先级，数值越大优先级越高，这里设置主为100，备为90
    priority 100
    advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
    authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
		auth_type PASS				#认证类型
--27行--修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
        192.168.210.200
    }
}
--36行--修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数
virtual_server 192.168.210.200 80 {
    delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
    lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)
--39行--修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0			#连接保持时间(秒)
    protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议
--43行--修改，指定第一个Web节点的地址、端口
    real_server 192.168.210.105 80 {
        weight 1					#节点的权重
--45行--删除，添加以下健康检查方式		
        TCP_CHECK {
			connect_port 80			#添加检查的目标端口
			connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
			nb_get_retry 3			#添加重试次数
			delay_before_retry 3	#添加重试间隔
		}
	}

	real_server 192.168.210.106 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
        weight 1
        TCP_CHECK {
			connect_port 80
			connect_timeout 3
			nb_get_retry 3
			delay_before_retry 3
		}
	}
##删除后面多余的配置##
}

systemctl start keepalived
ip addr	
#查看虚拟网卡vip

在这里插入图片描述

--192.168.210.107--

yum -y install ipvsadm keepalived
#安装
modprobe ip_vs
#加载内核模块
cat /proc/net/ip_vs
#查看内核版本

scp keeplived.conf 192.168.210.107:`pwd`
#把keeplived.conf文件传送给备调度器
cd /etc/keepalived
vim keepalived.conf
#修改备服务器配置文件
router_id LVS_02
state BACKUP
priority 90

在这里插入图片描述

systemctl start keepalived
#启动

（2）启动 ipvsadm 服务

--192.168.210.104---  --192.168.210.107---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -ln
#如没有VIP 的分发策略，则重启 keepalived 服务，systemctl restart keepalived

在这里插入图片描述

（3）调整 proc 响应参数，关闭Linux 内核的重定向参数响应

7-4,7-7
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forword = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

3.配置节点服务器

7-5,7-6
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙
yum -y install httpd
#安装apache
vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
#修改配置文件
ServerName www.bkg.com:80
#修改主机名
KeepAlive off
#在最后一行添加，LVS只能支持四层代理转发，四层代理转发会受到长连接的影响，为了保证饰演的流畅性，要关闭长连接
systemctl start httpd
#开启apache服务

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

7-5
mount 192.168.210.103:/opt/kkk1 /var/www/html/
#把7-3服务器/opt/kkk1挂载到7-5服务器的/var/www/html/
7-6
mount 192.168.210.103:/opt/kkk2 /usr/share/nginx/html
##把7-3服务器/opt/kkk2挂载到7-6服务器的/var/www/html/目录
df -hT
#查看挂载
cd /var/www/html/
ls
#去/var/www/html/查看是否有test.html
cat test.html
#查看文件内容

在这里插入图片描述

systemctl start httpd
#开启apache服务
ss -lntp | grep 80
#查看80端口是否开启

在这里插入图片描述

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
vim ifcfg-lo:0
#添加虚拟网卡配置
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.210.200
NETMASK=255.255.255.255

在这里插入图片描述

ifup lo:0
#启动虚网卡
ifconfig
#查看网卡

在这里插入图片描述

route -n
#查看路由表
route add -host 192.168.210.200 dev lo:0
#添加路由

在这里插入图片描述

vim /etc/sysctl.conf
#添加内核参数
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

sysctl -p
#加载

在这里插入图片描述

4.测试验证

在客户端访问 http://192.168.210.200/test.html 
再在主服务器关闭 keepalived 服务后再测试
systemctl stop keepalived
http://192.168.210.200/test.html 
#还是可以访问

在这里插入图片描述

四、抢占与非抢占模式

keepalived的抢占与非抢占模式：
抢占模式即MASTER从故障中恢复后，会将VIP从BACKUP节点中抢占过来。非抢占模式即MASTER恢复后不抢占BACKUP升级为MASTER后的VIP（LVS+Keepalived运用的是抢占模式）
非抢占式俩节点state必须为bakcup，且必须配置nopreempt。
注意：这样配置后，我们要注意启动服务的顺序，优先启动的获取master权限，与优先级没有关系了。

#非抢占模式
7-4,7-7
vim keeplived.conf
vrrp_instance VI_1 {
    nopreempt
    state BACKUP
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

systemctl stop keepalived
#主、备关闭keepalived

#先开启7-7，再启动7-4
systemctl start keepalived

ip a
#查看虚拟网卡vip

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

五、脑裂现象

1.出现脑裂的现象：
主和备服务器同时拥有VIP
2.脑裂的解决方法
关闭主服务器或备服务器其中一个的keepalived服务
3.导致脑裂的原因？
因为主服务器和备服务器之间的通信链路中断，导致备服务器无法正常收到主服务器发送的VRRP心跳报文
4.如何预防脑裂的发生
（1）主服务器与备服务器之间添加双通信链路
（2）在主服务器上定义运行脚本去判断与备服务器通信链路是否中断，如果中断则自行关闭keepalived服务
（3）利用第三方监控软件检测是否发生脑裂故障，如果发生则通过监控软件关闭主或者备服务器上的keepalived服务
主ping备ping不通，有两种可能性：
（1）主到备的链路断了
（2）备真的坏了

在这里插入图片描述

六、Nginx+Keepalived高可用部署（四层)

nginx负载均衡和keepalived高可用：
7-4(192.168.210.104)
7-7(192.168.210.107)

1、负载均衡

7-4,7-7
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir bak
mv *.repo bak
vim nginx.repo

[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true

yum install nginx -y
#yum安装nginx

vim /etc/nginx/nginx.conf
stream {
upstream backend {
   server 192.168.210.105:80;
   server 192.168.210.106:80;
}
server {
   listen 8080;
   proxy_pass backend;
}
}

在这里插入图片描述

nginx -t
#检查语法
systemctl start nginx
#开启nginx
ss -lntp | grep nginx
#查看nginx端口是否开启

在这里插入图片描述

在浏览器访问http://192.168.210.104:8080/test.html
#实现负载均衡

在这里插入图片描述

scp /etc/nginx/nginx.conf 192.168.210.107:`pwd`
#把nginx.conf文件传送给7-7
7-7
systemctl start nginx
#开启nginx
ss -lntp | grep nginx
#查看8080端口是否开启

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在浏览器访问http://192.168.210.107:8080/test.html
#实现负载均衡

在这里插入图片描述

2、高可用

7-4，7-7
yum install -y keepalived
#安装keepalived

cd /etc/keepalived
vim keepalived.conf
#修改配置文件
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_01
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.210.200
    }
}

在这里插入图片描述

7-4
cd /etc/keepalived
vim check_nginx.sh
#编写脚本检测
#!/bin/bash
if ! killall -0 nginx &> /dev/null #如果nginx进程存在，不做任何操作
then
  systemctl stop keepalived  #如果nginx不存在，则关闭keepalived
fi

在这里插入图片描述

systemctl start keepalived
systemctl status keepalived
#启动keepalived
chmod +x check_nginx.sh
#给check_nginx.sh脚本执行权限
ss -lntp | grep nginx
#查看nginx端口是否启动，若没启动用systemctl start nginx命令启动

在这里插入图片描述

7-4
vim keepalived.conf
#修改配置文件
vrrp_script check_nginx {
  script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
  interval 2
  weight 2
}
#添加检测脚本

在这里插入图片描述

./check_nginx.sh
#执行脚本
systemctl status keepalived
#查看keepalived状态
systemctl stop nginx
#关闭nginx
./check_nginx.sh
#再执行脚本
systemctl status keepalived
#再查看keepalived状态

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

scp keepalived.conf check_nginx.sh 192.168.210.107:`pwd`
#把keepalived.conf文件和check_nginx.sh脚本传送给7-7
7-7
cd /etc/keepalived
ls
#查看脚本是否存在

在这里插入图片描述

vim keepalived.conf
#修改配置文件
router_id NGINX_02
state BACKUP
priority 90

在这里插入图片描述

7-4，7-7
systemctl start nginx
systemctl restart keepalived
ip a
#查看VIP地址

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在浏览器访问http://192.168.210.200:8080/test.html

在这里插入图片描述

#关闭7-4的nginx，用ip a查看VIP地址，然后在7-7再查看VIP地址，发现VIP地址漂移到了7-7，再次用浏览器访问，不受影响，实现了nginx负载均衡器的高可用
在浏览器访问http://192.168.210.200:8080/test.html

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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