haproxy+keepalived原理特点
所有的系统,都是先经历一个单台机器搞所有业务的时代,一个程序+一个mysql数据库,就可以满足开发及第一个版本上线的要求。随着,数据的增加以及业务的增长,这些应用就面临一个访问量的扩大以及扩展的问题。最简单的扩展就是水平扩展,原来由一个mysql增加为2个或多个,形成一个集群,这样最简单的能力就是提供更强的服务能力。如原来的访问量支持每秒1000,现在可以支持2000(理想值),相当于将服务能力分散到多个节点。这里面涉及到多个问题,首先就是数据的相互备份,然后就是如何分配计算能力,外部如何来访问等。本文引入HaProxy和KeepAlived主要处理的就是一个外部访问问题。
在后面的介绍当中,假定有2个mysql,分别为mysqlA和mysqlB.
1、haproxy请求分发
可以理解为通过nginx来作后端的负载均衡,haproxy可以通过监听一个统一的端口对外提供能力,然后内部进行分发。除支持http7层处理外,还顺便为mysql支持4层转发。(更高级的可以考虑采用lvs) 在这里,将两个mysql分别配置在backend当中,并且通过option mysql-check进行相应服务的检查。
程序进行访问时,就不再访问具体的mysql机器,而是访问这个haproxy所在的机器。这里就提到需要一个额外的机器来提供服务,但是由于只为haproxy使用,其根据很低,一个最低配机器即可,费用不大。同时,相应的端口也填写haproxy所暴露的端口即可。对外即认为也只仍然只有一个mysql,即对外是透明的。
haproxy在进行处理时,将自己根据相应的策略进行转发,最简单的策略就是轮询(ribbon),当然其它加权或者是随机等,需要具体进行配置。同时,根据设定的具体时间间隔,对后端服务进行有效性检测,当mysqlA或B不能工作时,将自动从可用列表中移除。
在加上haproxy之后,负载的问题被解决,但另一个问题又来了,即服务单点的问题。如果一旦这个haproxy机器挂掉(或网络原因)。虽然,mysql服务器没挂,但整个服务也是不可用了。前端程序不会自动退回到去访问原始的mysql(甚至由于防火墙的问题,它也不能访问)。这时候就要用到另一个东西,保证haproxy不会成为单点,即KeepAlived。
2、KeepAlived高可用
保证服务不会单点的作法就是加机器,但加机器就会出现多个ip,如何保证前端程序使用单个ip又能保证后端的实际处理机器为多台,这就是KeepAlived的作用。
我们为了保证haproxy的高可用,已经又加了一个机器,即为haproxyA和haproxyB(相当于原来的2个mysql机器,又加了2台haproxy机器)。
通过KeepAlived,我们可以创造出第3个IP,由ip3来对外提供服务,但是与HaProxy的转发性质不同,这里的ip3实际上就是HaProxyA和HaProxyB的一个同名映射。可以理解为HaProxyA和HaProxyB都在争抢这个ip,哪个争抢到了,就由哪个来提供服务。可以理解为在一定的时间内,保证以下关系
IP3<=>IP1 IP2 wait IP3
因为KeepAlived不提供任何处理能力,实际上最终的处理落在能够处理信息的程序上。因此,我们需要将KeepAlived和HaProxy部署在一起,即KeepAlived负责抢ip,接收前端的请求,在接收到了请求之后,由系统自动将请求分发到同一个机器上的HaProxy上进行处理。即一个机器有2个IP,ip1负责接收请求,ip2负责实际的信息处理(比喻而已,就是如何监听请求和端口处理程序)
在前面的处理模型当中,因为KeepAlived不处理请求,因此如果它所在机器上的haproxy如果不可用,实际上这个模型也是有问题的。因此KeepAlived又要来监听自己机器上的haproxy是否有效。在配置中,通过track_script指令可以达到这个效果,与haproxy的工作模式差不多,它可以定时执行监控脚本来查看haproxy是否可用。如果不可用,有2种处理办法,一种就是强行再启动haproxy,另一种就是取消自己的抢占ip位(如将自己给kill掉),将相应的ip3的位置给让出来。这样IP2就能自动与IP3进行绑定(比喻),即由IP2来提供处理能力了。
在KeepAlived的配置之上,在单个时刻只有1台机器在进行工作,另一个机器在进行准备,可以理解为这里的服务能力只有1半。好在KeepAlived和HaProxy所占用资源都较小,费用不高。
最终部署模型
a、MysqlA(ip5)和MysqlB(ip6)水平扩展,通过双主进行数据通信,并且同时提供服务能力
b、通过HaProxyA(ip3)和HaProxyB(ip4)提供mysql的负载能力,将请求路由到指定的mysql服务器,同时监控后端的mysql数据库可用性
c、将KeepAlivedA和KeepAlivedB分别和HaProxyA和HaProxyB部署在一起,同时绑定VIP ip1,对外提供访问ip,同时监控本机的HaProxy的可用性