Nginx + Keepalived 高可用

优质

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2023-12-01

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
- 官网：http://www.keepalived.org/
- 官网下载：http://www.keepalived.org/download.html
- 官网文档：http://www.keepalived.org/documentation.html

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：
- JDK 的安装：JDK 安装
- Tomcat 的安装：Tomcat 安装和配置、优化
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：
```
DEVICE=eth0:0    >>> 这个需要修改
TYPE=Ethernet
UUID=8ddbb256-caab-4ddf-8e9a-6527b4ac5a26
ONBOOT=yes 
NM_CONTROLLED=yes
BOOTPROTO=none
IPADDR=192.168.1.50    >>> 这个需要修改
PREFIX=24  
GATEWAY=192.168.1.1
DNS1=101.226.4.6
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=yes
IPV6INIT=no
NAME="System eth0:0"    >>> 这个需要修改
HWADDR=00:0c:29:f4:17:db
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
```
把 15 行的：. /etc/sysconfig/keepalived，改为：
. /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
```
# Keepalived 配置
KEEPALIVED_HOME=/usr/program/keepalived
PATH=$PATH:$KEEPALIVED_HOME/sbin
export KEEPALIVED_HOME
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
```
把 14 行的：KEEPALIVED_OPTIONS="-D"，改为：
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）：
```
worker_processes  1;
events {
  worker_connections  1024;
}
http {
  include       mime.types;
  default_type  application/octet-stream;
  sendfile        on;
  keepalive_timeout  65;
  # （重点）
  upstream tomcatCluster {
      server 192.168.1.122:8080 weight=1;
      server 192.168.1.123:8080 weight=1;
  }
  # （重点）
  server {
      listen       80;
      server_name  192.168.1.50;
      location / {
          proxy_pass   http://tomcatCluster;
          index  index.html index.htm;
      }
  }
}
```
- 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 {
```
    #acassen@firewall.loc
    #failover@firewall.loc
    #sysadmin@firewall.loc
```
}
指定发件人
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
}

vrrp_instance VI_1 {
    # （重点）Backup 机子这里是设置为：BACKUP
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    # （重点）Backup 机子要小于当前 Master 设置的 100，建议设置为 99
    priority 100
    # Master 与 Backup 负载均衡器之间同步检查的时间间隔，单位是秒
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    # （重点）配置虚拟 IP 地址，如果有多个则一行一个
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.50
    }
    # （重点）脚本监控调用
    track_script {
        check_nginx
    }
}
```

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

Nginx + Keepalived 高可用

说明

搭建

全局配置

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

指定发件人

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

（重点）脚本监控实现

运行脚本

时间间隔，2秒

权重

启动各自服务

高可用测试

资料