keepalived高可用

keepalived简介

Keepalived 软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，用来管理并监控LVS集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的VRRP功能。因此，Keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解决方案软件。

Keepalived软件主要是通过VRRP协议实现高可用功能的。VRRP是Virtual Router RedundancyProtocol(虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP出现的目的就是为了解决静态路由单点故障问题的，它能够保证当个别节点宕机时，整个网络可以不间断地运行。

所以，Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能，同时还具有对LVS下面节点进行健康检查的功能，另一方面也可实现系统网络服务的高可用功能。

keepalived官网Keepalived for Linux

keepalived的重要功能

keepalived 有三个重要的功能，分别是：

• 管理LVS负载均衡软件
• 实现LVS集群节点的健康检查
• 作为系统网络服务的高可用性（failover）

工作原理

Keepalived高可用之间是通过VRRP通信的

        1) VRRP,全称 Virtual Router Redundancy Protocol,中文名为虚拟路由冗余协议，VRRP的出现是为了解决静态路由的单点故障。
        2) VRRP是通过一种竟选协议机制来将路由任务交给某台 VRRP路由器的。
        3) VRRP用 IP多播的方式（默认多播地址（224.0_0.18))实现高可用对之间通信。
        4) 工作时主节点发包，备节点接包，当备节点接收不到主节点发的数据包的时候，就启动接管程序接管主节点的开源。备节点可以有多个，通过优先级竞选，但一般 Keepalived系统运维工作中都是一对。
       5) VRRP使用了加密协议加密数据，但Keepalived官方目前还是推荐用明文的方式配置认证类型和密码。

Keepalived高可用对之间是通过 VRRP进行通信的， VRRP是通过竞选机制来确定主备的，主的优先级高于备，因此，工作时主会优先获得所有的资源，备节点处于等待状态，当主挂了的时候，备节点就会接管主节点的资源，然后顶替主节点对外提供服务。在 Keepalived服务对之间，只有作为主的服务器会一直发送 VRRP广播包,告诉备它还活着，此时备不会枪占主，当主不可用时，即备监听不到主发送的广播包时，就会启动相关服务接管资源，保证业务的连续性.接管速度最快可以小于1秒。

 keepalived配置文件

[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
 
global_defs {       //全局配置
   notification_email {     //定义报警收件人邮件地址
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc    //定义报警发件人邮箱
   smtp_server 192.168.200.1    //邮箱服务器地址
   smtp_connect_timeout 30      //定义邮箱超时时间
   router_id LVS_DEVEL          //定义路由标识信息，同局域网内唯一
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}
 
vrrp_instance VI_1 {        //定义实例
    state MASTER            //指定keepalived节点的初始状态，可选值为MASTER|BACKUP
    interface eth0          //VRRP实例绑定的网卡接口，用户发送VRRP包
    virtual_router_id 51    //虚拟路由的ID，同一集群要一致
    priority 100            //定义优先级，按优先级来决定主备角色，优先级越大越优先
    nopreempt               //设置不抢占
    advert_int 1            //主备通讯时间间隔
    authentication {        //配置认证
        auth_type PASS      //认证方式，此处为密码
        auth_pass 1111      //同一集群中的keepalived配置里的此处必须一致，推荐使用8位随机数
    }
    virtual_ipaddress {     //配置要使用的VIP地址
        192.168.200.16
    }
}
 
virtual_server 192.168.200.16 1358 {    //配置虚拟服务器
    delay_loop 6        //健康检查的时间间隔
    lb_algo rr          //lvs调度算法
    lb_kind NAT         //lvs模式
    persistence_timeout 50      //持久化超时时间，单位是秒
    protocol TCP        //4层协议
 
    sorry_server 192.168.200.200 1358   //定义备用服务器，当所有RS都故障时用sorry_server来响应客户端
 
    real_server 192.168.200.2 1358 {    //定义真实处理请求的服务器
        weight 1    //给服务器指定权重，默认为1
        HTTP_GET {
            url {
              path /testurl/test.jsp    //指定要检查的URL路径
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d   //摘要信息
            }
            url {
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url {
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3       //连接超时时间
            nb_get_retry 3          //get尝试次数
            delay_before_retry 3    //在尝试之前延迟多长时间
        }
    }
 
    real_server 192.168.200.3 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            url {
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

vrrp_instance段配置

nopreempt   #设置为不抢占。默认是抢占的，当高优先级的机器恢复后，会抢占低优先 级的机器成为MASTER，而不抢占，则允许低优先级的机器继续成为MASTER，即使高优先级 的机器已经上线。如果要使用这个功能，则初始化状态必须为BACKUP。

preempt_delay   #设置抢占延迟。单位是秒，范围是0---1000，默认是0.发现低优先 级的MASTER后多少秒开始抢占

vrrp_script段配置

#作用：添加一个周期性执行的脚本。脚本的退出状态码会被调用它的所有的VRRP Instance记录。
#注意：至少有一个VRRP实例调用它并且优先级不能为0.优先级范围是1-254.
vrrp_script <SCRIPT_NAME> {
          ...
    }
 
#选项说明：
script "/path/to/somewhere"      #指定要执行的脚本的路径。
interval <INTEGER>              #指定脚本执行的间隔。单位是秒。默认为1s。
timeout <INTEGER>               #指定在多少秒后，脚本被认为执行失败。
weight <-254 --- 254>           #调整优先级。默认为2.
rise <INTEGER>                  #执行成功多少次才认为是成功。
fall <INTEGER>                  #执行失败多少次才认为失败。
user <USERNAME> [GROUPNAME]     #运行脚本的用户和组。
init_fail                       #假设脚本初始状态是失败状态。
 
#weight说明：
1. 如果脚本执行成功(退出状态码为0)，weight大于0，则priority增加。
2. 如果脚本执行失败(退出状态码为非0)，weight小于0，则priority减少。
3. 其他情况下，priority不变。

real_server段配置

weight <INT>            #给服务器指定权重。默认是1
inhibit_on_failure      #当服务器健康检查失败时，将其weight设置为0，而不是从Virtual Server中移除
notify_up <STRING>      #当服务器健康检查成功时，执行的脚本
notify_down <STRING>    #当服务器健康检查失败时，执行的脚本
uthreshold <INT>        #到这台服务器的最大连接数
lthreshold <INT>        #到这台服务器的最小连接数

tcp_check段配置

connect_ip <IP ADDRESS>     #连接的IP地址。默认是real server的ip地址
connect_port <PORT>         #连接的端口。默认是real server的端口
bindto <IP ADDRESS>         #发起连接的接口的地址。
bind_port <PORT>            #发起连接的源端口。
connect_timeout <INT>       #连接超时时间。默认是5s。
fwmark <INTEGER>            #使用fwmark对所有出去的检查数据包进行标记。
warmup <INT>    //指定一个随机延迟，最大为N秒。可防止网络阻塞。如果为0，则关闭该功能。
retry <INIT>                #重试次数。默认是1次。
delay_before_retry <INT>    #默认是1秒。在重试之前延迟多少秒

keepalived实现nginx负载均衡机高可用

主机名	IP	系统
master	192.168.248.80	redhat8
backup	192.168.248.81	redhat8

VIP地址定为192.168.248.254

准备工作

//安装keepalived
[root@master ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@master ~]# sed -ri 's/^(SELINUX=).*/1disabled/g' /etc/selinux/config
[root@master ~]# setenforce 0
[root@master ~]# curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-8.repo
[root@master ~]# sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
[root@master ~]# sed -i 's/$releasever/8/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
[root@master ~]# yum -y install epel-release
[root@master ~]# yum -y install keepalived 

[root@backup ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@backup ~]# sed -ri 's/^(SELINUX=).*/1disabled/g' /etc/selinux/config
[root@backup ~]# setenforce 0
[root@backup ~]# curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-8.repo
[root@backup ~]# sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
[root@backup ~]# sed -i 's/$releasever/8/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
[root@backup ~]# yum -y install epel-release
[root@backup ~]# yum -y install keepalived

//master上安装nginx
[root@master ~]# yum -y install nginx
[root@master ~]# echo "master" > /usr/share/nginx/html/index.html
[root@master ~]# systemctl  start nginx
  
//backup上安装nginx
[root@backup ~]# yum -y install nginx
[root@backup ~]# echo "backup" > /usr/share/nginx/html/index.html
[root@backup ~]# systemctl  start nginx

配置主keepalived

notify的用法：

  notify_master:当当前节点成为master时，通知脚本执行任务(一般用于启动某服务，比如nginx,haproxy等)

  notify_backup:当当前节点成为backup时，通知脚本执行任务(一般用于关闭某服务，比如nginx,haproxy等)

  notify_fault：当当前节点出现故障，执行的任务;

[root@master ~]# cd /etc/keepalived/
[root@master keepalived]# cp keepalived.conf{,.bak}
[root@master keepalived]# cat keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
 
global_defs {
   router_id lb01
}
 
vrrp_script nginx_check {
    script "/scripts/check_n.sh"   #检测脚本
    interval 5
    weight -20
}
 
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 90
    mcast_src_ip 192.168.248.80
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.248.254
    }
    track_script {    #track_script用于追踪脚本
        nginx_check
    }
    notify_master "/scripts/notify.sh master 192.168.248.254"
    notify_backup "/scripts/notify.sh backup 192.168.248.254"
}
 
virtual_server 192.168.248.254 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
 
    real_server 192.168.248.80 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
 
    real_server 192.168.248.81 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}
 
#在/scripts目录下创建脚本，内容如下
[root@master keepalived]# cat /scripts/check_n.sh
#!/bin/bash
   
nginx_status=`ps -ef|grep -v "grep" | grep "nginx"|wc -l`
 
if [ $nginx_status -lt 1 ];then
           systemctl stop keepalived
fi
 
#notify使用脚本
[root@master keepalived]# cat /scripts/notify.sh
#!/bin/bash
VIP=$2
sendmail (){
        subject="${VIP}'s server keepalived state is translate"
        content="`date +'%F %T'`: `hostname`'s state change to master"
        echo $content | mail -s "$subject" xxx@xx.com
}
case "$1" in
  master)
        nginx_status=`ps -ef|grep -v "grep"|grep "nginx"|wc -l`
        if [ $nginx_status -lt 1 ];then
            systemctl start nginx
        fi
        sendmail
  ;;
  backup)
        nginx_status=`ps -ef|grep -v "grep"|grep "nginx"|wc -l`
        if [ $nginx_status -gt 0 ];then
            systemctl stop nginx
        fi
  ;;
  *)
        echo "Usage:$0 master|backup VIP"
  ;;
esac

 配置备用keepalived

[root@backup ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
 
global_defs {
   router_id lb02
}
 
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 90
    mcast_src_ip 192.168.248.81
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.248.254
    }
    notify_master "/scripts/notify.sh master 192.168.248.254"
    notify_backup "/scripts/notify.sh backup 192.168.248.254"
}
 
virtual_server 192.168.248.254 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
 
    real_server 192.168.248.80 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
 
    real_server 192.168.248.81 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}
 
#notify脚本
[root@backup ~]# cat /scripts/notify.sh
#!/bin/bash
VIP=$2
sendmail (){
        subject="${VIP}'s server keepalived state is translate"
        content="`date +'%F %T'`: `hostname`'s state change to master"
        echo $content | mail -s "$subject" xxx@xx.com
}
case "$1" in
  master)
        nginx_status=`ps -ef|grep -v "grep"|grep "nginx"|wc -l`
        if [ $nginx_status -lt 1 ];then
            systemctl start nginx
        fi
        sendmail
  ;;
  backup)
        nginx_status=`ps -ef|grep -v "grep"|grep "nginx"|wc -l`
        if [ $nginx_status -gt 0 ];then
            systemctl stop nginx
        fi
  ;;
  *)
        echo "Usage:$0 master|backup VIP"
  ;;
esac

启动服务

//master上
[root@master ~]# systemctl  enable --now keepalived
[root@master ~]# systemctl  enable --now nginx
 
//backup上
[root@backup ~]# systemctl  enable --now keepalived

测试当master服务故障是否切换至backup

//手动停止master上的nginx服务
[root@master ~]# systemctl  stop nginx

可以看到已经切换到backup上

重新启动master服务查看是否恢复到master服务

[root@master ~]# systemctl start nginx
[root@master ~]# systemctl  start keepalived

对脑裂进行监控

对脑裂的监控应在备用服务器上进行，通过添加zabbix自定义监控进行。
监控什么信息呢？监控备上有无VIP地址

备机上出现VIP有两种情况：

• 发生了脑裂
• 正常的主备切换

监控只是监控发生脑裂的可能性，不能保证一定是发生了脑裂，因为正常的主备切换VIP也是会到备上的。

监控脚本如下：

 注意：网卡要改成自己的网卡名称

[root@backup zabbix_scripts]# cat check_keepalived.sh
#!/bin/bash
 
if [ `ip a show eth0 |grep 192.168.248.254|wc -l` -ne 0 ];then
      echo "1"
    else
      echo "0"
fi

[root@backup zabbix_scripts]# chmod +x check_keepalived.sh

在监控端测试是否能获取到值

[root@localhost zabbix-5.2.6]# zabbix_get -s 192.168.248.81 -p 10050 -k "keepalived_check"
0

配置zabbix监控

配置监控项

创建触发器

 

添加动作

手动停掉服务测试告警

[root@master ~]# systemctl  stop nginx