Nginx + Keepalived 高可用

说明

  • 高可用 HA（High Availability），简单讲就是：我某个应用挂了，自动有另外应用起来接着扛着，致使整个服务对外来看是没有中断过的。这里的重点就是不中断，致使公司整个业务能不断进行中，把影响减到最小，赚得更多。
  • 因为要不中断，所以我们就需要用到了 Keepalived。Keepalived 一般不会单独使用，基本都是跟负载均衡软件（LVS、HAProxy、Nginx）一起工作来达到集群的高可用效果。
  • Keepalived 有双主、主备方案
  • 常用词：
    • 心跳：Master 会主动给 Backup 发送心跳检测包以及对外的网络功能，而 Backup 负责接收 Master 的心跳检测包，随时准备接管主机。为什么叫心跳不知道，但是挺形象的，心跳同步。
    • 选举：Keepalived 配置的时候可以指定各台主机优先级，Master 挂了，各台 Backup 要选举出一个新的 Master。
  • Keepalived

搭建

  • 软件版本：
    • Nginx：1.8.1
    • Keepalived：1.2.20
    • JDK：8u72
    • Tomcat：8.0.32
  • 部署环境（下文中以第几台来代表这些主机）：
    • 虚拟 IP（VIP）：192.168.1.50
    • 第一台主机：Nginx 1 + Keepalived 1 == 192.168.1.120（Master）
    • 第二台主机：Nginx 2 + Keepalived 2 == 192.168.1.121（Backup）
    • 第三台主机：Tomcat 1 == 192.168.1.122（Web 1）
    • 第四台主机：Tomcat 2 == 192.168.1.123（Web 2）
  • 所有机子进行时间校准：NTP（Network Time Protocol）介绍
  • 第三、第四台主机部署：
  • 第一、二台主机部署（两台部署内容一样）：
    • Nginx 的安装：Nginx 安装和配置
    • 添加虚拟 IP：
      • 复制一个网卡信息：sudo cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0:0
      • 编辑配置文件：sudo vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0:0
      • 修改内容为如下信息：
        1. DEVICE=eth0:0    >>> 这个需要修改
        2. TYPE=Ethernet
        3. UUID=8ddbb256-caab-4ddf-8e9a-6527b4ac5a26
        4. ONBOOT=yes 
        5. NM_CONTROLLED=yes
        6. BOOTPROTO=none
        7. IPADDR=192.168.1.50    >>> 这个需要修改
        8. PREFIX=24  
        9. GATEWAY=192.168.1.1
        10. DNS1=101.226.4.6
        11. DEFROUTE=yes
        12. IPV4_FAILURE_FATAL=yes
        13. IPV6INIT=no
        14. NAME="System eth0:0"    >>> 这个需要修改
        15. HWADDR=00:0c:29:f4:17:db
        16. LAST_CONNECT=1460213205
      • 重启网卡服务：service network restart
      • 如果你要绑定更多虚拟 IP，则多复制几个网卡配置出来，命名如下：ifcfg-eth0:0，ifcfg-eth0:1，ifcfg-eth0:2 ……
    • Keepalived 开始安装
      • 安装依赖：sudo yum install -y gcc openssl-devel popt-devel
      • 解压包：cd /opt/setups/ ; tar zxvf keepalived-1.2.20.tar.gz
      • 编译：cd /opt/setups/keepalived-1.2.20 ; ./configure --prefix=/usr/program/keepalived
      • 编译安装：make && make install
    • Keepalived 设置服务和随机启动
      • 复制配置文件到启动脚本目录：cp /usr/program/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/keepalived
      • 增加权限：chmod +x /etc/init.d/keepalived
      • 编辑配置文件：vim /etc/init.d/keepalived
        1. 把 15 行的：. /etc/sysconfig/keepalived，改为：
        2. . /usr/program/keepalived/etc/sysconfig/keepalived（注意：前面有一个点和空格需要注意）
      • 添加环境变量：vim /etc/profile
        1. # Keepalived 配置
        2. KEEPALIVED_HOME=/usr/program/keepalived
        3. PATH=$PATH:$KEEPALIVED_HOME/sbin
        4. export KEEPALIVED_HOME
        5. export PATH
      • 刷新环境变量：source /etc/profile
      • 检测环境变量：keepalived -v
      • ln -s /usr/program/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/
      • vim /usr/program/keepalived/etc/sysconfig/keepalived
        1. 把 14 行的：KEEPALIVED_OPTIONS="-D"，改为：
        2. KEEPALIVED_OPTIONS="-D -f /usr/program/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf"
      • 加入随机启动：chkconfig keepalived on

  • 第一、二台主机配置（两台在 Keepalived 配置上稍微有不一样）：

    • 健康监测脚本（我个人放在：/opt/bash 目录下）：nginx_check.sh
    • 健康监测脚本添加执行权限：chmod 755 /opt/bash/nginx_check.sh
    • 运行监测脚本，看下是否有问题：sh /opt/bash/nginx_check.sh，如果没有报错，则表示改脚本没有问题
      • 这个脚本很重要，如果脚本没法用，在启用 Keepalived 的时候可能会报：Keepalived_vrrp[5684]: pid 5959 exited with status 1

    • nginx 配置（两台一样配置）：

      1. worker_processes  1;
      3. events {
      4.   worker_connections  1024;
      5. }
      7. http {
      8.   include       mime.types;
      9.   default_type  application/octet-stream;
      11.   sendfile        on;
      12.   keepalive_timeout  65;
      14.   # （重点）
      15.   upstream tomcatCluster {
      16.       server 192.168.1.122:8080 weight=1;
      17.       server 192.168.1.123:8080 weight=1;
      18.   }
      20.   # （重点）
      21.   server {
      22.       listen       80;
      23.       server_name  192.168.1.50;
      25.       location / {
      26.           proxy_pass   http://tomcatCluster;
      27.           index  index.html index.htm;
      28.       }
      29.   }
      30. }

    • Keepalived 配置文件编辑（第一、二台配置稍微不同，不同点具体看下面重点说明）

      • 编辑：vim /usr/program/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf

      ``` nginx
      ! Configuration File for keepalived

      全局配置

      global_defs {

      邮箱通知配置，keepalived 在发生切换时需要发送 email 到的对象，一行一个

      notification_email {

      1.   #acassen@firewall.loc
      2.   #failover@firewall.loc
      3.   #sysadmin@firewall.loc

      }

      指定发件人

      Alexandre.Cassen@firewall.loc" class="reference-link">notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc

      指定smtp服务器地址

      smtp_server 192.168.200.1

      指定smtp连接超时时间，单位秒

      smtp_connect_timeout 30

      router_id LVS_DEVEL
      vrrp_skip_check_adv_addr
      vrrp_strict
      }

      （重点）脚本监控实现

      vrrp_script check_nginx {

      运行脚本

      script “/opt/bash/nginx_check.sh”

      时间间隔，2秒

      interval 2

      权重

      weight 2
      }

  1. vrrp_instance VI_1 {
  2.     # （重点）Backup 机子这里是设置为：BACKUP
  3.     state MASTER
  4.     interface eth0
  5.     virtual_router_id 51
  6.     # （重点）Backup 机子要小于当前 Master 设置的 100，建议设置为 99
  7.     priority 100
  8.     # Master 与 Backup 负载均衡器之间同步检查的时间间隔，单位是秒
  9.     advert_int 1
  10.     authentication {
  11.         auth_type PASS
  12.         auth_pass 1111
  13.     }
  15.     # （重点）配置虚拟 IP 地址，如果有多个则一行一个
  16.     virtual_ipaddress {
  17.         192.168.1.50
  18.     }
  20.     # （重点）脚本监控调用
  21.     track_script {
  22.         check_nginx
  23.     }
  24. }
  25. ```

启动各自服务

  • 四台机子都停掉防火墙：service iptables stop
  • 先启动两台 Tomcat：sh /usr/program/tomcat8/bin/startup.sh ; tail -200f /usr/program/tomcat8/logs/catalina.out
    • 检查两台 Tomcat 是否可以单独访问，最好给首页加上不同标识，好方便等下确认是否有负载
      • http://192.168.1.122:8080
      • http://192.168.1.123:8080
  • 启动两台 Nginx 服务：/usr/local/nginx/sbin/nginx
  • 启动两台 Keepalived 服务：service keepalived start
  • 查看 Master 和 Backup 两台主机的对应日志：tail -f /var/log/messages

高可用测试

  • 模拟 Keepalived 挂掉
    • 关闭 Master 主机的 Keepalived，查看 Master 和 Backup 两台主机的对应日志：tail -f /var/log/messages
      • 关闭服务：service keepalived stop
      • 如果第二台机接管了，则表示成功
    • 重新开启 Master 主机的 Keepalived，查看 Master 和 Backup 两台主机的对应日志：tail -f /var/log/messages
      • 重启服务：service keepalived restart
      • 如果第一台机重新接管了，则表示成功
  • 模拟 Nginx 挂掉
    • 关闭 Master 主机的 Nginx，查看 Master 和 Backup 两台主机的对应日志：tail -f /var/log/messages
      • 关闭服务：/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop
      • 如果第二台机接管了，则表示成功
    • 重新开启 Master 主机的 Nginx，查看 Master 和 Backup 两台主机的对应日志：tail -f /var/log/messages
      • 重启 Nginx 服务：/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
      • 重启 Keepalived 服务：service keepalived restart
      • 如果第一台机重新接管了，则表示成功
  • 可以优化的地方，改为双主热备，监控脚本上带有自启动相关细节，后续再进行。
  • 日志中常用的几句话解释：
    • Entering to MASTER STATE，变成 Master 状态
      • Netlink reflector reports IP 192.168.1.50 added，一般变为 Master 状态，都要重新加入虚拟 IP，一般叫法叫做：虚拟 IP 重新漂移到 Master 机子上
    • Entering BACKUP STATE，变成 Backup 状态
      • Netlink reflector reports IP 192.168.1.50 removed，一般变为 Backup 状态，都要移出虚拟 IP，一般叫法叫做：虚拟 IP 重新漂移到 Master 机子上
    • VRRP_Script(check_nginx) succeeded，监控脚本执行成功

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