keepalived双机热备方案实现Nginx高可用

问题描述

只用一台Nginx做反向代理，如果这台Nginx出现故障(比如宕机)，则服务不可用。

以下给出keepalived双机热备方案实现Nginx高可用的方法。先介绍几个概念：

高可用

高可用（High Availability）是指系统或服务能够在面对硬件故障、软件崩溃、网络问题等各种故障情况下，仍然保持正常运行或快速恢复的能力，以减少服务中断时间，确保业务连续性和数据完整性。

双机热备

指一台服务器提供服务，另一台作为备用。当一台服务器不可用时另一台就自动顶上去。

keepalived

一个开源的高可用解决方案，通过VRRP协议实现故障转移，避免单点故障导致的服务中断。

keepalived双机热备方案实现Nginx高可用的步骤

准备两台Nginx环境

安装两台Linux虚拟机，每台虚拟机安装Nginx(如何安装Nginx)

192.168.52.200 (Nginx1)
192.168.52.201 (Nginx2)

修改Nginx.conf, 给Nginx1,Nginx2分别添加一个简单的主页

Nginx1

    server {
        listen 80;
        server_name localhost;
        location / {
            default_type text/html;
            return 200 '<h1>welcome to Nginx1</h1>';
        }
		# ...
    }

Nginx2

    server {
        listen 80;
        server_name localhost;
        location / {
            default_type text/html;
            return 200 '<h1>welcome to Nginx2</h1>';
        }
		# ...
    }

启动Nginx

systemctl start nginx

安装并配置Keepalived

Nginx1,Nginx2都安装keepalived, 如下:

yum -y install keepalived

修改Nginx1的keepalived主配置文件/etc/keepalived/keepalived.conf

vrrp_script chk_http_port {
    script "/usr/local/bin/keepalived_check_nginx.sh" #心跳检测脚本
    interval 2 #检测脚本执行的间隔，单位是秒）
    weight 2   #权重
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP            # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface ens33         # 指定vrrp通讯的网卡, ifconfig查下你的网卡名
    virtual_router_id 66    # 虚拟路由编号，主从要一致
    priority 100            # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1            # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    nopreempt               # 设置为不抢占。这个配置只能在BACKUP主机上面设置
    #授权访问
    authentication {
        auth_type PASS      #设置验证类型和密码，MASTER和BACKUP必须使用相同的密码
        auth_pass peter
    }
    track_script {
        chk_http_port       # 调用检测脚本
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.52.199      # 设置VIP
    }
}

Nginx2直接复用Nginx1的keepalived.conf即可

说明:

virtual_router_id指虚拟路由编号，主从要一致。
如果需要主节点恢复后，VIP再转移到主节点，需要设置为state MASTER；
如不需要抢占，可以设置为state BACKUP, 同时设置nopreempt; 对于多个从节点场景，发生故障转移后，根据priority选取MASTER节点。

编写检测脚本

编写keepalived_check_nginx.sh，判断Nginx是否启动。如果Nginx没有启动并且重启也失败，就停止keepalived服务，进行VIP转移

cmd=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $cmd -eq 0 ];then
    systemctl start nginx
    if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
        killall keepalived
    fi
fi

把脚本分别传到Nginx1和Nginx2的/usr/local/bin路径

配置防火墙

VRRP使用组播地址, 必须配置相应firewall规则或关闭firewall，否则会出现脑裂。

添加规则

firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter INPUT 0 --in-interface ens33 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter OUTPUT 0 --out-interface ens33 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
firewall-cmd --reload

或者直接关闭firewall

systemctl disable firewalld --now

启动keepalived，开始测试

测试Nginx1, Nginx2可以正常访问

curl 192.168.52.200
Welcome to Nginx1
curl 192.168.52.201
Welcome to Nginx2

启动Nginx1和Nginx2的keepalived

systemctl start keepalived

比如，我先启动Nginx1的keepalived，再启动Nginx2，那么在Nginx1上可以看到VIP(192.168.52.199), Nginx2查不到VIP

ip a
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:36:d4:a9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.52.200/24 brd 192.168.52.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.52.199/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever

通过VIP访问, 可以返回Nginx1的主页

curl 192.168.52.199
welcome to Nginx1

在Nginx1构造故障, 再通过VIP可以访问Nginx2的主页

# 先构造Nginx1故障
curl 192.168.52.199
welcome to Nginx2

构造故障方法，可以是先stop nginx，再mv Nginx主程序

再恢复Nginx1(重启Nginx和keepalived)，访问VIP，仍返回Nginx2

curl 192.168.52.199
welcome to Nginx2

这是符合预期的，因为我们在配置文件里设置了BACKUP和nopreempt

最后构造Nginx2故障，访问VIP，可以返回Nginx1的主页

curl 192.168.52.199
welcome to Nginx1

keepalived故障转移原理概述

基于VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）协议，通过在多个服务器之间共享一个虚拟IP地址来实现。
监控到主服务器（Master）出现故障时，备份服务器（Backup）会检测到并自动接管虚拟IP，继续提供服务。
这个过程对客户端是透明的，确保了服务的连续性和高可用性。

参考

【1】nginx+keepalived高可用配置笔记

【2】https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/high-availability/ha-keepalived/