Linux集群、Keepalived—Nginx高可用集群架构搭建

第十八章 Linux集群

18.1 集群介绍

Linux集群根据功能划分为两大类：高可用和负载均衡。

高可用集群

高可用集群通常为2台服务器，一台工作，另一台作为冗余，当提供服务的机器宕机时，冗余将接替继续提供服务。
实现高可用的开源软件有：heartbeat、Keepalived，其中heartbeat已无人维护，所以今后使用Keepalived来搭建高可用集群。

负载均衡集群

负载均衡集群，需要有1台服务器作为分发器，它负责把用户的请求分发给后端的服务器处理，在这个集群里，除了分发器外就是给用户提供服务的服务器了，这些服务器数量至少为2台，所以负载均衡集群至少要3台服务器。
实现负载均衡的开源软件有：LVS、Keepalived、haproxy、nginx；商业软件有：F5、Netscaler。

18.2 Keepalived介绍

Keepalived通过VRRP（virtual router redundancy protocol）虚拟路由冗余协议来实现高可用。
在这个协议里会将多台功能相同的路由器组成一个小组，这个小组会有1个master角色和N（N≥1）个backup角色。
Keepalived有三个模块：core、check、vrrp。其中core模块为Keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析；check模块负责健康检查，vrrp负责实现vrrp协议。

18.3-18.5 用Keepalived配置高可用集群

操作环境：

两台虚拟机：
系统：centos 7.3_64位
master：192.168.8.131；编译安装nginx；yum install -y keepalived
backup：192.168.8.130；yum install -y nginx；yum install -y keepalived
VIP：192.168.8.100
注： VIP（virtual IP）虚拟IP，由Keepalived设置，用于服务器对外提供服务。

准备工作

master：

安装Keepalived：
[root@adailinux ~]# yum install -y keepalived

查看nginx版本：
[root@adailinux ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -v
nginx version: nginx/1.12.1

backup：

安装Keepalived：
[root@localhost ~]# yum install -y keepalived

安装nginx：
[root@localhost ~]# yum install -y nginx

查看nginx版本：
[root@localhost ~]# nginx -v
nginx version: nginx/1.10.2

开始配置

配置master机器：

配置Keepalived：
在此使用自定义的Keepalived配置文件脚本(先清空或删除自带配置文件脚本)。

[root@adailinux ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
notification_email {
aming@aminglinux.com
}                                               #定义故障提醒邮件接收地址（本实验用不到）
notification_email_from root@aminglinux.com
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL                             #定义故障提醒邮件发送地址（本实验用不到）
}
vrrp_script chk_nginx {                            #定义监控脚本
script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"           #指定服务健康检测（check）脚本
interval 3                                     #检测时间间隔
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER                                   #定义该服务的角色
interface ens33                                #定义在本机中监听VIP的网卡
virtual_router_id 51                           #虚拟路由id（同组中的服务器保持该id一致）
priority 100                                   #指定本机权重（决定优先级）
advert_int 1
authentication {                               #定义认证相关信息
auth_type PASS                             #认证类型为密码形式
auth_pass 123456                           #定义认证密码
}
virtual_ipaddress {                            #定义VIP
192.168.188.100
}
track_script {                                 #加载监控服务（脚本）
chk_nginx                                  #注意此处服务名称要与上面监控脚本名称一致
}
}

创建监控脚本：

[root@adailinux ~]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
#!/bin/bash
#时间变量，用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`
#计算nginx进程数量
n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
#如果进程为0，则启动nginx，并且再次检测nginx进程数量，
#如果还为0，说明nginx无法启动，此时需要关闭keepalived
if [ $n -eq "0" ]; then
/etc/init.d/nginx start
n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
if [ $n2 -eq "0"  ]; then
echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
systemctl stop keepalived      #在此停止Keepalived服务是为了避免发生脑裂
fi
fi

更改脚本权限：
[root@adailinux ~]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

启动Keepalived服务：
[root@adailinux ~]# systemctl start keepalived

检测服务状态：
[root@adailinux ~]# ps aux |grep keep
root      4586  0.0  0.1 111708  1308 ?        Ss   15:44   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      4587  0.1  0.2 111708  2556 ?        S    15:44   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      4588  0.6  0.1 111708  1620 ?        S    15:44   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      4682  0.0  0.0 112664   972 pts/1    S+   15:45   0:00 grep --color=auto keep
[root@adailinux ~]# ps aux |grep nginx
root      3380  0.0  0.1  45352  1164 ?        Ss   14:15   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    3381  0.0  0.4  47840  4064 ?        S    14:15   0:00 nginx: worker process
nobody    3382  0.0  0.3  47840  3804 ?        S    14:15   0:00 nginx: worker process
root      4696  0.0  0.0 112664   976 pts/1    R+   15:45   0:00 grep --color=auto nginx
[root@adailinux ~]# /etc/init.d/nginx stop
Stopping nginx (via systemctl):                            [  确定  ]
[root@adailinux ~]# ps aux |grep nginx
root      4814  0.0  0.1  45352  1184 ?        Ss   15:46   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    4816  0.0  0.3  47840  3820 ?        S    15:46   0:00 nginx: worker process
nobody    4817  5.0  0.3  47840  3820 ?        S    15:46   0:00 nginx: worker process
root      4827  0.0  0.0 112664   976 pts/1    S+   15:46   0:00 grep --color=auto nginx
注：由以上检测状态可知关闭nginx服务之后Keepalived会再次自动启动nginx服务

说明： “脑裂”，即当master宕机后仍然未释放VIP，同时backup接替master提供服务要使用同一VIP，因而导致两台机器争占同一VIP导致服务紊乱，所以当master宕机后需要关闭其Keepalived服务来避免脑裂现象发生。Keepalived服务的日志位置：/var/log/messages。
查看网卡信息：

[root@adailinux ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 00:0c:29:8a:1b:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.8.131/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.8.100/32 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever

说明： 在此不能使用ifconfig查看，ens33中增加了一个IP：192.168.8.100/32。

配置backup机器：

配置Keepalived：
同样使用自定义脚本。

[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
notification_email {
aming@aminglinux.com
}
notification_email_from root@aminglinux.com
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"
interval 3
}
vrrp_instance VI_1 {       #只有该部分与master有区别
state BACKUP           #角色
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 90            #权重
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
virtual_ipaddress {
192.168.8.100
}
track_script {
chk_nginx
}
}

说明： 如果是多台服务器，权重决定了master宕机后，backup接管master角色的顺序。

创建监控脚本：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
#!/bin/bash
#时间变量，用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`
#计算nginx进程数量
n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
#如果进程为0，则启动nginx，并且再次检测nginx进程数量，
#如果还为0，说明nginx无法启动，此时需要关闭keepalived
if [ $n -eq "0" ]; then
systemctl start nginx
n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
if [ $n2 -eq "0"  ]; then
echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
systemctl stop keepalived
fi
fi

更改脚本权限：
[root@localhost ~]# chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

启动Keepalived服务：
[root@localhost ~]# systemctl start keepalived.service

说明： 该检测脚本中与master检测脚本的区别在于：systemctl start nginx，即nginx的启动方式，因为在backup服务器中是使用yum安装的nginx，默认添加到系统服务中。

测试

master宕机前：

master：



backup：



使用VIP访问：



此时默认访问到master服务器。

master宕机后：

master宕机后该机器上的Keepalived服务必将关闭，此处模拟master服务器上的Keepalived关闭后的情景：

关闭Keepalived服务：
[root@adailinux ~]# systemctl stop keepalived.service

查看master上IP状态：

[root@adailinux ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 00:0c:29:8a:1b:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.8.131/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::65d2:adc:20d3:8c74/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

说明： ens33上已经没有了VIP。

查看back上IP状态：

[root@localhost ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 00:0c:29:40:9f:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.8.130/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.8.100/32 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::b61a:f99d:bfc0:e0b5/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

说明： VIP转移到backup的ens33网卡上。然后使用浏览器访问VIP。



即，master宕机后由backup继续提供服务。

注： 恢复master上的Keepalived服务后,会由master服务器为该集群提供服务。如下：

在master上操作：
[root@adailinux ~]# systemctl start keepalived.service
[root@adailinux ~]# ip add
2: ens33:
inet 192.168.8.131/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.8.100/32 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever

在backup上：
[root@localhost ~]# ip add
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 00:0c:29:40:9f:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.8.130/24 brd 192.168.8.255 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::b61a:f99d:bfc0:e0b5/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

再次使用浏览器访问VIP：



即，Keepalived——Nginx高可用集群搭建完成！！！