利用keepalived达成服务高可用

yunduan__2024-08-19 17:03

官方网站Keepalived for Linux

1.keepalived简介

vrrp 协议的软件实现，原生设计目的为了 高可用 ipvs 服务
功能：
基于 vrrp 协议完成地址流动
为 vip 地址所在的节点生成 ipvs 规则 ( 在配置文件中预先定义 )
为 ipvs 集群的各 RS 做健康状态检测
基于脚本调用接口完成脚本中定义的功能，进而影响集群事务，以此支持 nginx 、 haproxy 等服务
健康检查和失败切换是keepalived的两大核心功能

  • 健康检查，就是采用tcp三次握手，icmp请求，http请求，udp echo请求等方式对负载均衡器后面的实际的服务器(通常是承载真实业务的服务器)进行保活
  • 而失败切换主要是应用于配置了主备模式的服务器，利用VRRP协议维持主备服务器的心跳，当主服务器出现问题时，由备服务器承载对应的业务，从而在最大限度上减少损失，并提供服务的稳定性

2.选举机制

既然有主备就会有选举机制，那么我们keepalived的选举机制如下

非抢占模式（默认），只要Master不挂掉，优先级高的路由器只能等待

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER #主服务器 BACKUP 对应是从服务器
    interface eth0 #对应网卡
    virtual_router_id 51 #每个虚拟路由器惟一标识,范围：0-255，每个虚拟路由器此值必须唯一
    priority 100     #当前物理节点在此虚拟路由器的优先级，范围：1-254
                     #值越大优先级越高,每个keepalived主机节点此值不同
    advert_int 1        #vrrp通告的时间间隔，默认1s
    authentication {
        auth_type PASS   #AH为IPSEC认证(不推荐),PASS为简单密码(建议使用)
        auth_pass 1111  #预共享密钥，仅前8位有效
                        #同一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须一样
    }
    virtual_ipaddress {#虚拟IP,生产环境可能指定上百个IP地址
        192.168.200.16
        192.168.200.17
        192.168.200.18
    }
}

抢占模式，一旦有优先级高的路由器加入，立即成为Master，

priority 100 #优先级高
nopreempt #非抢占模式 加入

3.配置解析

3.1全局配置

#全局配置
global_defs {
   notification_email { #keepalived 发生故障切换时邮件发送的目标邮箱
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc #发邮件地址
   smtp_server 192.168.200.1#邮件服务器地址
   smtp_connect_timeout 30   #邮件服务器连接timeout
   router_id LVS_DEVEL   #每个keepalived主机唯一标识
   vrrp_skip_check_adv_addr    #对所有通告报文都检查，会比较消耗性能，收到的通告报文和上一
                               个路由器一样则跳过检查
   vrrp_strict
    #严格遵循vrrp协议
    #启用此项后以下状况将无法启动服务:
    #1.无VIP地址
    #2.配置了单播邻居
    #3.在VRRP版本2中有IPv6地址
    #建议不加此项配置
   vrrp_garp_interval 0 #报文发送延迟，0表示不延迟
   vrrp_gna_interval 0  #消息发送延迟
#vrrp_mcast_group4 224.0.0.18 #指定组播IP地址范围：
}

3.2 虚拟路由配置

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0 #绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口，如：eth0,可以和VIP不在一
个网卡
virtual_router_id 51 #每个虚拟路由器惟一标识,范围：0-255，每个虚拟路由器此值必须唯一
                        #否则服务无法启动
                        #同属一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须相同
                        #务必要确认在同一网络中此值必须唯一
priority 100            #当前物理节点在此虚拟路由器的优先级，范围：1-254
                        #值越大优先级越高,每个keepalived主机节点此值不同
advert_int 1            #vrrp通告的时间间隔，默认1s
authentication { #认证机制
auth_type AH|PASS          #AH为IPSEC认证(不推荐),PASS为简单密码(建议使用)
auth_pass 1111             #预共享密钥，仅前8位有效
                           #同一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须一样
        }
virtual_ipaddress {        #虚拟IP,生产环境可能指定上百个IP地址
            <IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>
            172.25.254.100 #指定VIP，不指定网卡，默认为eth0,注意：不指定/prefix,默认32
            172.25.254.101/24 dev eth1
            172.25.254.102/24 dev eth2 label eth2:1
        }
}

4.keepalived 单主架构

4.1 配置环境

后面环境通用

|-------------|---------------|-----|
| 主机 | ip | 服务 |
| client | 172.25.254.10 | 客户端 |
| keepalived1 | 172.25.254.20 | |
| keepalived2 | 172.25.254.30 | |
| web1 rs1 | 172.25.254.40 | |
| web2 rs2 | 172.25.254.50 | |

4.2 keepalived1 配置

为了美观性和方便理解我们采用子配置书写

cd /etc/keepalived/conf.d

vim router.conf

添加虚拟路由并作为我们的VIP虚拟访问IP

systemctl restart keepalived

重启服务后查看虚拟IP是否添加成功

同理对keepalived2做相同操作

由于是单骨架我们的BACKUP服务器不会启动也就不会有虚拟路由，当我们关闭keepalived1上的服务时我们的服务才会转移到keepalived2上去

5.keepalived 双主架构

cp -p router.conf router1.conf 为了方便我们直接复制即可

也就是配置两个虚拟路由IP一人当一个虚拟IP的master

6.组播传输和单波传输

vrrp_mcast_group4 IP#指定组播IP地址范围

测试：tcpdump -i ens33 -nn host 224.0.0.18

启用 vrrp_strict 时，不能启用单播 , 否则服务无法启动 , 并在 messages 文件中记录下面信息

unicast_src_ip 172.25.254.20 # 本机 IP
unicast_peer {
172.25.254.30 # 指向对方主机 IP

如果有多个 keepalived, 再加其它节点的 IP

}

组播如下配置

测试 tcpdump -i ens33 vrrp -n
tcpdump -i eth0 -nn host 224.0.0.18

测试:

单波

默认 keepalived 主机之间利用多播相互通告消息，会造成网络拥塞，可以替换成单播，减少网络流量
unicast_src_ip <IPADDR> # 指定发送单播的源 IP
unicast_peer {
<IPADDR> # 指定接收单播的对方目标主机 IP
......
}

测试

7.实现双主架构下的LVS-DR

7.1 虚拟服务器配置

virtual_server IP port { #VIP 和 PORT
delay_loop <INT> # 检查后端服务器的时间间隔
lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh # 定义调度方法
lb_kind NAT|DR|TUN # 集群的类型 , 注意要大写
persistence_timeout <INT> # 持久连接时长
protocol TCP|UDP|SCTP # 指定服务协议 , 一般为 TCP
sorry_server <IPADDR> <PORT> # 所有 RS 故障时，备用服务器地址
real_server <IPADDR> <PORT> { #RS 的 IP 和 PORT
weight <INT> #RS 权重
notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING> #RS 上线通知脚本
notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING> #RS 下线通知脚本
HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK { ... } # 定义当前主机健康状
态检测方法
}
}

注意 : 括号必须分行写 , 两个括号写在同一行 , 如 : }} 会出错

7.2 检测服务存活方法

TCP监测传输层检测： TCP_CHECK

TCP_CHECK {
connect_ip <IP ADDRESS> #向当前 RS 的哪个 IP 地址发起健康状态检测请求
connect_port <PORT> #向当前 RS 的哪个 PORT 发起健康状态检测请求
bindto <IP ADDRESS> #发出健康状态检测请求时使用的源地址
bind_port <PORT> #发出健康状态检测请求时使用的源端口
connect_timeout <INTEGER> #客户端请求的超时时长
#等于 haproxy 的 timeout server
}
应用层检测 HTTP_GET|SSL_GET
HTTP_GET|SSL_GET {
url {
path <URL_PATH> #定义要监控的URL
status_code <INT> #判断上述检测机制为健康状态的响应码，一般为 200
}
connect_timeout <INTEGER> #客户端请求的超时时长 , 相当于haproxy的timeout server
nb_get_retry <INT> #重试次数
delay_before_retry <INT> #重试之前的延迟时长
connect_ip <IP ADDRESS> #向当前 RS 哪个 IP 地址发起健康状态检测请求
connect_port <PORT> #向当前 RS 的哪个 PORT 发起健康状态检测请求
bindto <IP ADDRESS> #向当前 RS 发出健康状态检测请求时使用的源地址
bind_port <PORT> #向当前 RS 发出健康状态检测请求时使用的源端口
}

virtual_server 172.25.254.100 80 {
        delay_loop 6
        lb_algo wrr
        lb_kind DR
        protocol TCP
        #sorry_server 172.25.254.30

real_server 172.25.254.40 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_timeout 5
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 3
                connect_port 80
        }
}
real_server 172.25.254.50 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                        path /
                        status_code 200
                }
        connect_timeout 1
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 1
                }
        }
}
virtual_server 172.25.254.200 80 {
        delay_loop 6
        lb_algo wrr
        lb_kind DR
        protocol TCP
        #sorry_server 172.25.254.30

real_server 172.25.254.40 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
                connect_timeout 5
                nb_get_retry 3
                delay_before_retry 3
                connect_port 80
        }
}
real_server 172.25.254.50 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                        path /
                        status_code 200
                }
        connect_timeout 1
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 1
                }
        }
}

写入子配置文件 vim /etc/keepalived/lvs.conf

7.3 配置web服务器

ip addr add 172.25.254.100/32 dev lo

systemctl restart ipvsadm.service

systemctl restart keepalived

测试

8.实现HAProxy高可用

8.1 配置环境

RS1和RS2

vim /etc/sysctl.d/arp.conf

keepalive1和keepalive2

将lvs里面的虚拟主机配置文件删掉或者替换

将 由于我们haproxy需要监控vip但本机没有需要开启一个内核参数，让其能监控不在本机的Ip
在两个 ka1 和 ka2 两个节点启用内核参数
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1

8.2 配置基础haproxy

在keepalived上下载haproxy
写入基本配置

listen webserver
    bind 172.25.254.100:80
    server web1 172.25.254.101:80 check
    server web2 172.25.254.102:80 check

8.3 keepalived启用脚本

为了保证我们haproxy的高可用我们需要写一个脚本去检测haproxy服务的存活

我们采用killall -0 haproxy 来检查haproxy服务是否运行，当然也可采用其他方法

mkdir /etc/keepalived/conf.d/scripts

vim /etc/keepalived/conf.d/scripts/haproxy.sh

#haproxy 内容
#!/bin/bash
/usr/bin/killall -0 haproxy

赋予脚本可执行权限

keepalived 调用脚本
track_script {
    SCRIPT_NAME_1
    SCRIPT_NAME_2
}
定义脚本
vrrp_script <SCRIPT_NAME> {
    script <STRING>|<QUOTED-STRING> #此脚本返回值为非0时，会触发下面OPTIONS执行
    OPTIONS
}

vrrp_script <SCRIPT_NAME> { #定义一个检测脚本，在global_defs 之外配置
script <STRING>|<QUOTED-STRING> #shell 命令或脚本路径
interval <INTEGER> # 间隔时间，单位为秒，默认 1 秒
timeout <INTEGER> # 超时时间
weight <INTEGER:-254..254> # 默认为 0, 如果设置此值为负数，

当上面脚本返回值为非 0 时

会将此值与本节点权重相加可以降低本节点权重，

即表示 fall.

如果是正数，当脚本返回值为 0 ，

会将此值与本节点权重相加可以提高本节点权重

即表示 rise. 通常使用负值

fall <INTEGER> # 执行脚本连续几次都失败 , 则转换为失败，建议设为 2 以上
rise <INTEGER> # 执行脚本连续几次都成功，把服务器从失败标记为成功
user USERNAME [GROUPNAME] # 执行监测脚本的用户或组
init_fail # 设置默认标记为失败状态，监测成功之后再转换为成功状态
}

操作实例

vim /etc/keepalived/conf.d/haproxy.conf

vrrp_script check_haproxy {
        script "/etc/keepalived/conf.d/scripts/haproxy.sh"
        interval 1
        weight -30
        fall 2
        rise 2
        timeout 2
}

vim /etc/keepalived/conf.d/router.conf

vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER
        interface ens33
        virtual_router_id 20
        priority 100
        advert_int 1
        authentication {
                auth_type PASS
                auth_pass 1111
        }
        virtual_ipaddress {
                172.25.254.100/24 dev ens33 label ens33:0
        }
        unicast_src_ip 172.25.254.20
        unicast_peer {
                172.25.254.30
        }
        track_script{  #新加入的作用是调用
                check_haproxy
        }
}

测试

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