Nginx+Keepalived实现站点高可用

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公司一个客户的系统要做线上高可用,避免单点故障,所以计划使用两台服务器通过 Keepalived 工具来实现 nginx 的高可用(High Avaiability),这样就可以做到在其中一台服务器宕机后,另外一台备机可以自动接管服务器的效果,这里 nginx 做只做反向代理,实现后端应用服务器的负载均衡

Keepalived介绍

Keepalived是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案,可以利用其来避免IP单点故障,类似的工具还有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不会单独出现,而是与其它负载均衡技术(如lvs、haproxy、nginx)一起工作来达到集群的高可用。

VRRP协议

VRRP全称 Virtual Router Redundancy Protocol,即 虚拟路由冗余协议。可以认为它是实现路由器高可用的容错协议,即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组(Router Group),这个组里面有一个master和多个backup,但在外界看来就像一台一样,构成虚拟路由器,拥有一个虚拟IP(vip,也就是路由器所在局域网内其他机器的默认路由),占有这个IP的master实际负责ARP相应和转发IP数据包,组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。master会发组播消息,当backup在超时时间内收不到vrrp包时就认为master宕掉了,这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master,保证路由器的高可用。

在VRRP协议实现里,虚拟路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作为虚拟MAC地址,XX就是唯一的 VRID (Virtual Router IDentifier),这个地址同一时间只有一个物理路由器占用。在虚拟路由器里面的物理路由器组里面通过多播IP地址 224.0.0.18 来定时发送通告消息。每个Router都有一个 1-255 之间的优先级别,级别最高的(highest priority)将成为主控(master)路由器。通过降低master的优先权可以让处于backup状态的路由器抢占(pro-empt)主路由器的状态,两个backup优先级相同的IP地址较大者为master,接管虚拟IP。 alt

与heartbeat/corosync等比较

直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm

Heartbeat、Corosync、Keepalived这三个集群组件我们到底选哪个好,首先我想说明的是,Heartbeat、Corosync是属于同一类型,Keepalived与Heartbeat、Corosync,根本不是同一类型的。Keepalived使用的vrrp协议方式,虚拟路由冗余协议 (Virtual Router Redundancy Protocol,简称VRRP);Heartbeat或Corosync是基于主机或网络服务的高可用方式;简单的说就是,Keepalived的目的是模拟路由器的高可用,Heartbeat或Corosync的目的是实现Service的高可用。

所以一般Keepalived是实现前端高可用,常用的前端高可用的组合有,就是我们常见的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是实现服务的高可用,常见的组合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 实现Web服务器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 实现MySQL服务器的高可用。总结一下,Keepalived中实现轻量级的高可用,一般用于前端高可用,且不需要共享存储,一般常用于两个节点的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用于服务的高可用,且需要共享存储,一般用于多节点的高可用。这个问题我们说明白了。

又有博友会问了,那heartbaet与corosync我们又应该选择哪个好啊,我想说我们一般用corosync,因为corosync的运行机制更优于heartbeat,就连从heartbeat分离出来的pacemaker都说在以后的开发当中更倾向于corosync,所以现在corosync+pacemaker是最佳组合。

Keepalived + nginx

keepalived可以认为是VRRP协议在Linux上的实现,主要有三个模块,分别是core、check和vrrp。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负责健康检查,包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。本文基于如下的拓扑图:

                   +-------------+
                   |    uplink   |
                   +-------------+
                          |
                          +
    MASTER            keep|alived         BACKUP
172.29.88.224       172.29.88.222      172.29.88.225
+-------------+    +-------------+    +-------------+
|   nginx01   |----|  virtualIP  |----|   nginx02   |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
                          |
       +------------------+------------------+
       |                  |                  |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
|    web01    |    |    web02    |    |    web03    |
+-------------+    +-------------+    +-------------+

keepalived实现nginx高可用

安装

我的环境是CentOS,直接通过yum方式安装最简单:

# yum install -y keepalived
# keepalived -v
Keepalived v1.2.13 (03/19,2015)

nginx监控脚本

该脚本检测ngnix的运行状态,并在nginx进程不存在时尝试重新启动ngnix,如果启动失败则停止keepalived,准备让其它机器接管。

/etc/keepalived/check_nginx.sh

#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
    /usr/local/bin/nginx
    sleep 2
    counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
    if [ "${counter}" = "0" ]; then
        /etc/init.d/keepalived stop
    fi
fi

你也可以根据自己的业务需求,总结出在什么情形下关闭keepalived,如 curl 主页连续2个3s没有响应则切换:

#!/bin/bash
# curl -IL http://localhost/member/login.htm
# curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htm
count=0
for (( k=0; k<2; k++ ))
do
    check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost/login.html -o /dev/null )
    if [ "$check_code" != "200" ]; then
        count=$(expr $count + 1)
        sleep 3
        continue
    else
        count=0
        break
    fi
done
if [ "$count" != "0" ]; then
#   /etc/init.d/keepalived stop
    exit 1
else
    exit 0
fi

keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    notification_email {
        zhouxiao@example.com
        itsection@example.com
    }
    notification_email_from itsection@example.com
    smtp_server mail.example.com
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
#    script "killall -0 nginx"
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -5
    fall 3  
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    mcast_src_ip 172.29.88.224
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.29.88.222
    }
    track_script {
       chk_nginx
    }
}

在其它备机BACKUP上,只需要改变state MASTER ->state BACKUPpriority 101 -> priority 100mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225即可。

service keepalived restart

配置选项说明

** global_defs **

** vrrp_instance **

** vrrp_script ** 告诉 keepalived 在什么情况下切换,所以尤为重要。可以有多个 vrrp_script

  1. 通过脚本执行的返回结果,改变优先级,keepalived继续发送通告消息,backup比较优先级再决定
  2. 脚本里面检测到异常,直接关闭keepalived进程,backup机器接收不到advertisement会抢占IP 上文 vrrp_script 配置部分,killall -0 nginx属于第1种情况,/etc/keepalived/check_nginx.sh属于第2种情况(脚本中关闭keepalived)。个人更倾向于通过shell脚本判断,但有异常时exit 1,正常退出exit 0,然后keepalived根据动态调整的 vrrp_instance 优先级选举决定是否抢占VIP:

其他情况,原本配置的优先级不变,即配置文件中priority对应的值。

提示:

  1. 优先级不会不断的提高或者降低
  2. 可以编写多个检测脚本并为每个检测脚本设置不同的weight(在配置中列出就行)
  3. 不管提高优先级还是降低优先级,最终优先级的范围是在[1,254],不会出现优先级小于等于0或者优先级大于等于255的情况
  4. 在MASTER节点的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt ,当它异常恢复后,即使它 prio 更高也不会抢占,这样可以避免正常情况下做无谓的切换

以上可以做到利用脚本检测业务进程的状态,并动态调整优先级从而实现主备切换。

** 配置结束 **

在默认的keepalive.conf里面还有 virtual_server,real_server 这样的配置,我们这用不到,它是为lvs准备的。 notify 可以定义在切换成MASTER或BACKUP时执行的脚本,如有需求请自行google。