Redis+Keepalived高可用方案详细分析

为什么80%的码农都做不了架构师？>>>

上一篇简单的了解了一下redis官方自带的HA方案sentinel，试用发现还是不错的，但是由于还没有合并进稳定分支中，所以在生产环境也不敢使用，还有一个就是需求还暂时不能完全满足，所以就尝试一下redis+keepalived方案，毕竟keepalived现在还是很稳定的，而且资料也充足。

实验环境

ubuntu12.04 10.20.112.26 默认的master

10.20.112.27 默认的slave

VIP 10.20.112.29

redis-server 2.6.16

keepalived默认只能做到对网络故障和keepalived本身的监控，即当出现网络故障或者keepalived本身出现问题时，进行切换。但我们更关注的是机器上运行的业务，如果业务出问题了VIP没有变化，整体来说还是失败的。这时候就需要根据业务进程的运行状态决定是否需要进行主备切换。还好keepalived提供了这样一个自定义脚本监控功能，不过该参数设置在官方默认的文档中并没有出现。

其实文档中有两个我们常用的参数都没有提到：

1 vrrp_script && track_script

vrrp_script代码块是用来定义监控脚本，脚本执行时间间隔以及脚本的执行结果导致优先级变更幅度的。

vrrp_script chk_redis {
    script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh"  #指定执行脚本的路径
    interval 1                                       #指定脚本的执行时间间隔
    weight 10                                        #脚本结果导致的优先级变更：10表示优先级+10；-10则表示优先级-10
}

定义好vrrp_script代码块之后，就可以在instance中使用了

track_script {
     chk_redis 
}

注意：VRRP脚本(vrrp_script)和VRRP实例(vrrp_instance)属于同一个级别

2 notify_stop

keepalived停止运行前运行notify_stop指定的脚本。

配合官方文档提到的以下三个参数一起使用，功能更强大：

notify_master keepalived切换到master时执行的脚本
notify_backup keepalived切换到backup时执行的脚本
notify_fault keepalived出现故障时执行的脚本

3 还有个问题需要注意

当master down了，backup接管了，master再次起来，不能再成为master。否则master恢复了再接管的话，会造成业务来回切换，这时候就需要nopreempt参数了。

nopreempt：设置不抢占，这里只能设置在state为backup的节点上，而且这个节点的优先级必须别另外的高。

先来看看方案的整体思路：

通过keepalived的自定义脚本功能监控本机的redis服务状态，当监控脚本检测到redis服务出现异常时，则改变本机keepalived的优先级，同时这会导致master/backup角色的变化，而keepalived在角色变化时也会触发一些机制执行相关脚本，这就为我们改变redis的master/slave状态提供了机会，这样做的目的是为了是redis的master/slave直接的数据保持一致。

在keepalived+redis的使用过程中有四种情况：

1 一种是keepalived挂了，同时redis也挂了，这样的话直接VIP飘走之后，是不需要进行redis数据同步的，因为redis挂了，你也无法去master上同步，不过会损失已经写在master上却还没同步到slave上面的这部分数据。

2 另一种是keepalived挂了，redis没挂，这时候VIP飘走后，redis的master/slave还是老的对应关系，如果不变化的话会把数据写入redis slave中，从而不会同步到master上去，这就要借助监控脚本反转redis的master/slave关系。这时候就要预留一点时间进行数据同步，然后反转master/slave。

3 还有一种是keepalived没挂，redis挂了，这时候根据监控脚本会检测到redis挂了，并且降低keepalived master的优先级，同样会导致VIP飘走，情况和第二种一样，也是需要进行数据同步，然后反转当前redis的master/slave关系的。

4 随后一种是keepalived没挂，redis也没挂，大吉大利啊，什么都不用操作。

本文的实验环境四种情况都适合，第一种是不需要同步数据的，脚本会默认去同步数据，但是其实是不会成功的。脚本主要是用来处理第二和第三种情况的。

配置10.20.112.26

1 安装keepalived

apt-get install keepalived

2 安装redis

redis是采用源码编译安装的，ubuntu12.04默认自带版本没有这么高，安装过程参照以前文档。

3 配置keepalived

global_defs {
    lvs_id LVS_redis
}
vrrp_script chk_redis { 
        script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh"
        weight -20
        interval 2                                     
} 

vrrp_instance VI_1 { 
        state backup                            
        interface eth0                          
        virtual_router_id 51
        nopreempt
        priority 200      
        advert_int 5                      
        track_script { 
            chk_redis                     
        } 
        virtual_ipaddress { 
             10.20.112.29                        
        }
        notify_master /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
        notify_backup /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
        notify_fault  /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh
        notify_stop   /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh 
}

4 配置redis，/etc/redis/redis.com

最简单的配置就是把默认配置文件中的bind 127.0.0.1修改为0.0.0.0即可。

5 建立redis状态切换脚本

在/etc/keepalived目录下建立log和scripts目录。

在script下有五个脚本，一个是检测redis状态的redis_check.sh脚本，其余四个是keepalived状态变化时执行的脚本。keepalived有master/backup/stop/fault四种状态，因为我们主要是关注系统上的业务，所以在在keepalived进入fault/stop状态后，也认为是进入了backup状态，需要对redis的master/slave关系进行反转，否则即使VIP漂移过去，但是redis的主从关系还没有改变，会导致数据不一致，所以最终四个脚本只有两种内容。

5.1 redis服务状态检测脚本redis_check.sh(27上面内容和它一样)

#!/bin/bash
###/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh
ALIVE=`/usr/bin/redis-cli PING`
if [ "$ALIVE" == "PONG" ]; then
  echo $ALIVE
  exit 0
else
  echo $ALIVE
  exit 1
fi

5.2 keepalived进入master状态时的检测脚本redis_master.sh

#!/bin/bash
###/etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
REDISCLI="redis-cli"
LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
pid=$$

echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver]" >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] Run 'SLAVEOF 10.20.112.27 6379'" >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.27 6379 >> $LOGFILE  2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] wait 10 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
sleep 10 
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Run slaveof no one,close master/slave" >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF NO ONE >> $LOGFILE 2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait other slave connect...." >> $LOGFILE

5.3 keepalived进入backup/stop/fault时的检测脚本，由于内容都一致，所以只写出redis_backup.sh

#!/bin/bash
###/etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
REDISCLI="redis-cli"
LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
pid=$$

echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master]" >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Being slave state..." >> $LOGFILE 2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait 10 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
sleep 10
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] Run 'SLAVEOF 10.20.112.27 6379'" >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.27 6379 >> $LOGFILE  2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] slave connect to 10.20.112.27 ok..." >> $LOGFILE

配置10.20.112.27

1 安装keepalived

2 安装redis

3 配置redis，/etc/redis/redis.com

前面三步骤均一样

4 配置keepalived

global_defs {
    lvs_id LVS_redis
}

vrrp_script chk_redis { 
        script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh"   
        weight  -20 
        interval 2                                       
} 
vrrp_instance VI_1 { 
        state backup                                
        interface eth0                              
        virtual_router_id 51 
        priority 190    
        advert_int  5                            
        track_script { 
             chk_redis                   
        } 
        virtual_ipaddress { 
             10.20.112.29                    
        } 
        notify_master /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
        notify_backup /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
        notify_fault  /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh
        notify_stop   /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh 
}

5 建立redis状态切换脚本

在/etc/keepalived目录下建立log和scripts目录

5.1 redis服务状态检测脚本redis_check.sh(26上面内容和它一样)

5.2 keepalived进入master状态时的检测脚本redis_master.sh

#!/bin/bash
###/etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
REDISCLI="/usr/bin/redis-cli"
LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
pid=$$

echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[backup]" >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[backup] Run 'SLAVEOF 10.20.112.26 6379'" >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.26 6379 >> $LOGFILE  2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[backup] wait 10 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
sleep 10
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Run slaveof no one,close master/slave" >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF NO ONE >> $LOGFILE 2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait other slave connect...." >> $LOGFILE

5.3 keepalived进入backup/stop/fault时的检测脚本，由于内容都一致，所以只写出redis_backup.sh

#!/bin/bash
###/etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
REDISCLI="/usr/bin/redis-cli"
LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
pid=$$

echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Being slave state..." >> $LOGFILE 2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait 15 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
sleep 15 
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] Run 'SLAVEOF 10.20.112.26 6379'" >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.26 6379 >> $LOGFILE  2>&1
echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] slave connect to 10.20.112.26 ok..." >> $LOGFILE

下面开始试验

既然我们设置了nopreempt，那么在启动keepalived的时候就有启动的顺序问题了，我们把redis的master和keepalived的master(虽然配置文件中都是backup，但是我们是想让26这台做master的)默认设置在同一台机器上，由于在keepalived的master上面设置了nopreempt参数，所以在启动keepalived服务的时候，一定要先启动redis master的那台，因为在设置了nopreempt了，keepalived在启动后都是先进入backup状态，而脚本又设置了进入backup状态后，会连接新的对方进行数据同步，所以，在启动keepalived之前还有一个条件就是redis的master和slave中的数据必须一致。这样先启动redis的master那台的keepalived，虽然redis master会连接到redis slave同步数据，但是两边数据在刚开始的时候是一致的，并不会产生什么问题。

1 先启动26和27上的redis服务，配置27从26上面同步数据，同步完毕后，取消27的同步机制。

这个就是在27的redis上面执行slaveof 10.20.112.26 6379，等待数据同步完毕后再执行slaveos on one，让26和27的redis都保持master状态

2 接着启动26的keepalived，不要启动27的keepalived，在26和27上面各开启三个终端，观察自定义日志和系统日志状态

26的syslog

红框 19秒keepalived启动后，由于设置了不抢占，且起始状态都是backup，所以启动后keepalived先进入backup状态，进入bankup状态后，成功的执行了redis_backup.sh脚本

绿框 34秒的时候，keepalived开始向master状态转变，注意：这个时间很重要，为什么是34秒呢？默认是3秒后就开始向master状态转变，由于我们设置了advert_int 5，默认检测三次，所以15秒之后才向master转变，为什么设置间隔这么长时间呢？是为了让redis_backup.sh脚本有充足的时间执行完毕。39秒的时候成功的转变为master状态，这时候会执行redis_master.sh脚本。

26的redis-state.log

过程解释：

红框确实如系统日志表现的那样，19秒的时候先进入backup状态，执行redis_backup.sh脚本。redis_backup是keepalived进入到backup状态时执行的脚本。进入到banckup状态，说明自身以前是master状态或者无状态，这时候会等待两秒种，让之前的slave把数据同步完，2秒钟在数据大的时候有些短，其实是可以设置的，只要小于3倍的advert_int时间就行，因为3倍的时间之后会转为master状态的。 2秒钟之后我们的redis连接到27上面(27这时候充当master)，开始进行正常的master/slave机制同步数据，也就是红框中21秒的时候。到此为止，redis_backup.sh执行完毕。

绿框由于设置了不抢占，所以过了3倍的advert_int时间之后，开始向master状态转变，这个转变过程需要的时间是不固定的，在上面的日志中需要5秒，正式的成为master状态，这时候会执行redis_master.sh脚本，脚本指定需要到27的redis上同步数据(27在红框中的时候是充当master的)，你可以看到已经有连接了，那是因为在红框中已经连接过一次了，我设置的是同步10秒钟之后断开和27的连接，可以看到49秒的时候执行了slaveof no one命令，断开了和27的连接，把26自身的redis提升为master，这时候数据也是最新的了。

3 待26的各项进程都ok后，我们开始启动27上面的keepalived服务

27的syslog