18.1-18.5 集群介绍，用keepalived配置高可用集群

18.6 负载均衡集群介绍
18.7 LVS介绍
18.8 LVS调度算法
18.9/18.10 LVS NAT模式搭建

18.1 集群介绍

• 根据功能划分为两大类：高可用和负载均衡

• 高可用集群通常为两台服务器，一台工作，另外一台作为冗余，当提供服务的机器宕机，冗余将接替继续提供服务。大概意思是：高可用一般使用两台机器，功能，角色是一样的。当一台服务器宕机不能服务了，利用另外的服务器顶替。

• 实现高可用的开源软件有：heartbeat（不建议使用，切换通信速度慢，2010年停止更新,）、keepalived（建议使用，有高可用和负载均衡的功能）

• 负载均衡集群，需要有一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

• 原理：一个请求，分发到后端的多台服务器去处理。假如一台服务器满足不到用户的服务需求，需要扩容到多台服务器去处理服务请求。

• 实现负载均衡的开源软件有LVS、keepalived、haproxy、nginx，商业的有F5、Netscaler 

18.2 keepalived介绍

• 在这里我们使用keepalived来实现高可用集群，因为heartbeat在centos6上有一些问题，影响实验效果。

• keepalived通过VRRP（Virtual Router Redundancy Protocl，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，这个小组里会有1个master（主）角色和N（N>=1）个backup角色。

• master会通过组播的形式向各个backup发送VRRP协议的数据包，当backup收不到master发来的VRRP数据包时，就会认为master宕机了。此时就需要根据各个backup的优先级来决定谁成为新的mater。

• Keepalived要有三个模块，分别是core、check和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模块是来实现VRRP协议的。

18.3 用keepalived配置高可用集群（上）

用keepalived配置高可用

准备工作 2台linux系统

准备两台机器128和129，128作为master，129作为backup

1 两台机器都执行yum install -y keepalived

[root@centos7-01 src]# yum install -y keepalived

[root@centos7-02 conf]# yum install -y keepalived

2 两台机器都安装nginx（负载均衡也可以用上）

在生产环境中，许多企业把Nginx作为负载均衡器来用，它的重要性很高，一旦宕机会导致整个站点不能访问，所以有必要再准备一台备用Nginx，keepalived用在这种场景非常合适。

3 编辑128上keepalived配置文件，内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/master_keepalived.conf获取

先清空原有的配置信息

[root@centos7-01 src]# > /etc/keepalived/keepalived.conf

然后再添加如下配置信息

global_defs {
   notification_email {
     [email protected]
   }
   notification_email_from [email protected]
   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 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass aminglinux>com
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.188.100
    }
    track_script {
        chk_nginx
    }
}

参数解释：

global_defs {
   notification_email {
     [email protected]                //定义接收告警的人员信息
   }
   notification_email_from [email protected]     //定义发邮件地址（实际上没用）
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}

以上是自定义参数，

检测服务是否正常

vrrp_script chk_nginx {                //chk_nginx为自定义名字，后面还会用到它
    script "/usr/local/sbin/check_ng.sh"    //自定义脚本，该脚本为监控nginx服务的脚本，务必记住，稍后会用上
    interval 3                //每隔3s执行一次该脚本
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER           //角色为master，从的话是backup，这里参数要大写
    interface ens33        //针对哪个网卡监听VIP
    virtual_router_id 51    //定义路由器的ID
    priority 100        //权重为100，master要比backup大
    advert_int 1
    authentication {            //认证相关信息
        auth_type PASS        //定义认证方式，PASS表示password 
        auth_pass aminglinux>com    //定义密码，这个密码自定义
    }
    virtual_ipaddress {        //定义VIP参数
        192.168.189.100        //定义VIP（当master宕机的时候，访问backup的ip地址，这个IP是公共的）
    }
    track_script {
        chk_nginx        //定义监控脚本，这里和上面vrr_script后面的字符串要保持一致
    }
}

关于VIP：它的英文名字是Virtual IP，即虚拟IP，也有浮动IP的叫法。因为这个IP是由keepalived给服务器配置上的，

服务器靠这个VIP对外提供服务，当master机器宕机，VIP被分配到backup上，这样用户看来是无感知的。

4 128编辑监控脚本，内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/master_check_ng.sh 获取

#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
        fi
fi

5 给予脚本755权限

[root@centos7-01 src]#chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

6 在128启动keepalived服务，然后检查keepalived和nginx的服务进程

[root@centos7-01 src]# systemctl start keepalived
[root@centos7-01 src]# ps aux |grep keepalived
root      2370  0.0  0.1 118608  1384 ?        Ss   16:12   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      2371  0.0  0.3 127468  3292 ?        S    16:12   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      2372  0.1  0.2 127408  2828 ?        S    16:12   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      2414  0.0  0.0 112676   984 pts/0    R+   16:12   0:00 grep --color=auto keepalived
[root@centos7-01 src]# ps aux |grep nginx
root      1153  0.0  0.0  24944   864 ?        Ss   14:52   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    1156  0.0  0.3  27388  3696 ?        S    14:52   0:00 nginx: worker process
nobody    1157  0.0  0.3  27388  3444 ?        S    14:52   0:00 nginx: worker process
root      2434  0.0  0.0 112676   984 pts/0    R+   16:12   0:00 grep --color=auto nginx

7 先停止nginx服务，随后需要用到nginx再启动起来

[root@centos7-01 src]# /etc/init.d/nginx stop

Stopping nginx (via systemctl):                            [  确定  ]

可以看到停止了nginx，它还会被加载,因为keepalived检测脚本把nginx加载起来了

[root@centos7-01 src]# ps aux |grep nginx
root      2799  0.0  0.0  24944   872 ?        Ss   16:15   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    2803  0.0  0.3  27388  3452 ?        S    16:15   0:00 nginx: worker process
nobody    2804  0.0  0.3  27388  3452 ?        S    16:15   0:00 nginx: worker process
root      2812  0.0  0.0 112676   980 pts/0    R+   16:15   0:00 grep --color=auto nginx

18.4 用keepalived配置高可用集群（中）

keepalived日志文件在/var/log/messages

1 查看VIP地址#ip add (#ifconfig是查不到VIP的)

[root@centos7-01 src]# ip add
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:15:53:53 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.189.128/24 brd 192.168.189.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.189.100/32 scope global ens33//此处是VIP地址
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.189.150/24 brd 192.168.189.255 scope global secondary ens33:0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::243c:86d7:d85e:224d/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: ens37:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:15:53:5d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

2 配置从之前，需要确保主和从角色有无开启防火墙，iptables,firewall和selinux等等有无处于关闭状态。

如果规则没有或者没能被清空，此时需要停止firewall

[root@centos7-01 src]# iptables -nvL 
[root@centos7-01 src]# getenforce 
Disabled
[root@centos7-01 src]# systemctl stop firewall.service
[root@centos7-02 conf]# systemctl stop firewall.service
[root@centos7-02 conf]# setenforce 0
[root@centos7-02 conf]# getenforce 
Permissive
[root@centos7-02 conf]# iptables -nvL

3 129上编辑配置文件，内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/backup_keepalived.conf获取

[root@centos7-02 conf]# > /etc/keepalived/keepalived.conf 
[root@centos7-02 conf]# vim !$
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
   notification_email {
     [email protected]
   }
   notification_email_from [email protected]
   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 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass aminglinux>com
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.189.100
    }
    track_script {
        chk_nginx
    }
}

4  129上编辑监控脚本，内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/backup_check_ng.sh获取

[root@centos7-02 conf]# vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
[root@centos7-02 conf]# !vim
vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
#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
        #如果yum安装的nginx，用这个启动命令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

5 给脚本755权限

[root@centos7-02 conf]# chmod 755 !$

chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

6 129上也启动服务 systemctl start keepalived

[root@centos7-02 conf]# systemctl start keepalived
[root@centos7-02 conf]# ps aux |grep keepalived
root      8027  0.0  0.1 118652  1400 ?        Ss   16:51   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      8028  0.0  0.3 127516  3296 ?        S    16:51   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      8029  0.0  0.2 127456  2848 ?        S    16:51   0:00 /usr/sbin/keepalived -D
root      8070  0.0  0.0 112720   972 pts/0    S+   16:51   0:00 grep --color=auto keepalived

7  区分主从的nginx

在浏览器访问128的页面192.168.189.128

在浏览器访问129的页面192.168.189.129

访问VIP 会自动跳转到master（192.168.189.128）

访问VIP，同样也是调到mater

18.5 用keepalived配置高可用集群（下）

测试高可用

1 测试1：关闭master上的nginx服务

nginx服务关闭不到3秒，又被重新启动，这是因为keepalived的检测脚本起作用了。

2 测试2：在master上增加iptabls规则，

把vvrp出去的包给封掉 

[root@centos7-01 111.com]#iptables -I OUTPUT -p vrrp -j DROP

检查iptables的行为表

[root@centos7-01 111.com]# iptables -nvL
Chain INPUT (policy ACCEPT 43 packets, 3932 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
Chain OUTPUT (policy ACCEPT 27 packets, 3268 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
   42  1680 DROP       112  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0

在主山查看日志记录，频繁出现vrrp类似错误的信息

[root@centos7-01 111.com]# tail /var/log/messages
May 21 17:33:09 centos7-01 NetworkManager[642]:   [1526895189.1381] device (ens37): Activation: starting connection '有线连接 1' (d44e77b3-03bc-3209-8d77-782475a5a763)
May 21 17:33:09 centos7-01 NetworkManager[642]:   [1526895189.1383] device (ens37): state change: disconnected -> prepare (reason 'none') [30 40 0]
May 21 17:33:09 centos7-01 NetworkManager[642]:   [1526895189.1386] device (ens37): state change: prepare -> config (reason 'none') [40 50 0]
May 21 17:33:09 centos7-01 NetworkManager[642]:   [1526895189.1431] device (ens37): state change: config -> ip-config (reason 'none') [50 70 0]
May 21 17:33:09 centos7-01 NetworkManager[642]:   [1526895189.1435] dhcp4 (ens37): activation: beginning transaction (timeout in 45 seconds)
May 21 17:33:09 centos7-01 NetworkManager[642]:   [1526895189.1559] dhcp4 (ens37): dhclient started with pid 12636
May 21 17:33:09 centos7-01 dhclient[12636]: DHCPDISCOVER on ens37 to 255.255.255.255 port 67 interval 8 (xid=0x5f29b3dd)
May 21 17:33:17 centos7-01 dhclient[12636]: DHCPDISCOVER on ens37 to 255.255.255.255 port 67 interval 8 (xid=0x5f29b3dd)
May 21 17:33:25 centos7-01 dhclient[12636]: DHCPDISCOVER on ens37 to 255.255.255.255 port 67 interval 14 (xid=0x5f29b3dd)
May 21 17:33:39 centos7-01 dhclient[12636]: DHCPDISCOVER on ens37 to 255.255.255.255 port 67 interval 16 (xid=0x5f29b3dd)
在从上查看日志，可以看到与其他机器(master)进行交互数据
[root@centos7-02 conf]# tail -10 /var/log/messages
May 21 17:34:12 centos7-02 dhclient[11315]: DHCPDISCOVER on ens37 to 255.255.255.255 port 67 interval 15 (xid=0x20d5f4a4)
May 21 17:34:27 centos7-02 dhclient[11315]: DHCPDISCOVER on ens37 to 255.255.255.255 port 67 interval 14 (xid=0x20d5f4a4)
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4276] dhcp4 (ens37): request timed out
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4277] dhcp4 (ens37): state changed unknown -> timeout
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4295] dhcp4 (ens37): canceled DHCP transaction, DHCP client pid 11315
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4296] dhcp4 (ens37): state changed timeout -> done
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4297] device (ens37): state change: ip-config -> failed (reason 'ip-config-unavailable') [70 120 5]
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4299] policy: disabling autoconnect for connection '有线连接 1'.
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4300] device (ens37): Activation: failed for connection '有线连接 1'
May 21 17:34:36 centos7-02 NetworkManager[537]:   [1526895276.4302] device (ens37): state change: failed -> disconnected (reason 'none') [120 30 0]

在浏览上访问VIP，还是没有问题的。

实验证明，master虽然禁掉了VRRP协议，还是不能达到切换资源的目的的。

把VRRP恢复，规则清空即可

[root@centos7-01 111.com]#  iptables -F
[root@centos7-01 111.com]# iptables -nvL
Chain INPUT (policy ACCEPT 19 packets, 1332 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
Chain OUTPUT (policy ACCEPT 17 packets, 1400 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination

3 测试3：关闭master上的keepalived服务

最暴力的测试方法就是，在master上把keepalived服务停止

[root@centos7-01 111.com]# systemctl stop keepalived

在从上ip add看看vip有没有被释放到从上

[root@centos7-02 conf]# ip add
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:73:7c:4c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.189.129/24 brd 192.168.189.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.189.100/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::b485:96d0:c537:251e/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: ens37:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:73:7c:56 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

VIP 192.168.189.100 被释放到了在从上 

查看从的日志，发现VIP被添加上

4 在浏览器访问VIP，会跳转到backup的默认主页上

由此证明，VIP已经到了backup机器上了。

5 再次在master上恢复开启keepalived服务

VIP已经释放回去了master上

[root@centos7-01 ~]# ip add
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:15:53:53 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.189.128/24 brd 192.168.189.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.189.100/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.189.150/24 brd 192.168.189.255 scope global secondary ens33:0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::243c:86d7:d85e:224d/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: ens37:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:15:53:5d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 fe80::f3b5:ccf4:c98b:5e00/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

6 测试成功

总结说明：

• 设置高可用集群，mater只需要一台机器，但是backup角色支持多台机器，backup角色的权重（priority）决定优先级（当mater崩溃的时候，会根据backup的权重从高到低进行优先级担任mater角色），backup的权重不能比mater高。

• 高可用集群除了可以利用Keepalived搭配Nginx之外，还可以利用Keepalived搭配MySQL，不过如果搭配MySQL的话，需要保持主从数据一致，不然的话，主宕机了，从的数据跟主的数据匹对不上，后果不堪设想。

• 上述实验，搭建了Keepalived+Nginx实现Web高可用集群

扩展

lvs三种模式详解 

http://www.it165.net/admin/html/201401/2248.html   

lvs几种算法 

http://www.aminglinux.com/bbs/thread-7407-1-1.html  

关于arp_ignore和 arp_announce 

http://www.cnblogs.com/lgfeng/archive/2012/10/16/2726308.html  

lvs原理相关的   

http://blog.csdn.net/pi9nc/article/details/23380589