使用Nginx + Keepalived配置实现Web站点高可用方案
1. 概述
1.1 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（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，即将多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。
一般Keepalived用于实现前端高可用，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。
1.2 Nginx + Keepalived
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：
2. 规划与准备工作
-
关闭SELinux
为了保证Nginx和Keepalived之间的正常数据通信， 需要关闭Linux的SELinux。
[root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/selinux # This file controls the state of SELinux on the system.# SELINUX= can take one of these three values:# enforcing - SELinux security policy is enforced.# permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.# disabled - SELinux is fully disabled.SELINUX=disabled# SELINUXTYPE= type of policy in use. Possible values are:# targeted - Only targeted network daemons are protected.# strict - Full SELinux protection.SELINUXTYPE=targeted -
配置iptables
配置iptables， 允许相应的端口通信。
[root@Docker-OA-98 ~]# vi /etc/sysconfig/iptables *filter :INPUT ACCEPT [0:0] :FORWARD ACCEPT [0:0] :OUTPUT ACCEPT [0:0] -A INPUT -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT -A INPUT -p icmp -j ACCEPT -A INPUT -i lo -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 22 -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 80 -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 89 -j ACCEPT -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 9080 -j ACCEPT # 允许VRRP（虚拟路由冗余协议）通信 -A INPUT -p vrrp -j ACCEPT # 允许Keepalived虚拟路由组播地址通信 -A INPUT -d 224.0.0.18 -j ACCEPT -A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited -A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited COMMIT -
环境规划
| 序号 | 服务器名称 | 主机名 | IP地址 | 操作系统 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VIP1(Keepalived) | 无 | 192.168.1.100 | - | 虚拟节点 |
| 2 | VIP2(Keepalived) | 无 | 192.168.1.101 | - | 主主模式 |
| 3 | Nginx 01 | Nginx-A-98 | 192.168.1.98 | CentOS LInux 7.3 | |
| 4 | Nginx 02 | Nginx-B-99 | 192.168.1.99 | CentOS LInux 7.3 | |
| 5 | Tomcat 01 | Tomcat-Web-91 | 192.168.202.91 | CentOS LInux 7.3 | |
| 6 | Tomcat 02 | Tomcat-Web-92 | 192.168.202.92 | CentOS LInux 7.3 | |
| 7 | Tomcat 03 | Tomcat-Web-93 | 192.168.202.93 | CentOS LInux 7.3 |
3. 安装、部署Nginx与Keepalived
3.1 安装Nginx与Keepalived
分别在服务器Nginx 01和Nginx 02安装Nginx和Keepalived。
# 安装Nginx
[root@Docker-OA-98 ~]# yum -y install nginx# 安装Keepalived
[root@Docker-OA-98 ~]# yum -y install keepalived
3.2 配置Nginx负载均衡
分别在服务器Nginx 01和Nginx02上配置Nginx的应用负载均衡。
[root@Docker-OA-98 ~]# vi /etc/nginx/nginx.conf
upstream application01 {ip_hash;server 192.168.202.91:8080;server 192.168.202.92:8080;server 192.168.202.93:8080;
}server {listen 80;listen [::]:80;server_name service.test01.com;#root /usr/share/nginx/html;location / {proxy_pass http://application01/;proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;access_log /var/log/nginx/access.ecology.log main;client_max_body_size 100m;client_body_buffer_size 1024k;proxy_connect_timeout 5000;proxy_read_timeout 5000;proxy_send_timeout 6000;proxy_buffer_size 1024k;proxy_buffers 4 512k;proxy_busy_buffers_size 1024k;proxy_temp_file_write_size 1024k;}}
4. 高可用方案 – 主主模式
- Nginx 01服务器Keepalived脚本配置
[root@Nginx-A-98 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.confvrrp_script chk_nginx {script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" # 检测nginx状态的脚本路径interval 2 # 检测时间间隔2sweight -20 # 如果脚本的条件成立，权重-20}vrrp_instance VI_1 { # VRRP实例名；多实例的情况下，名称必须不一致state MASTER # 服务状态；MASTER（工作状态）BACKUP（备用状态）interface eth0 # VIP绑定网卡virtual_router_id 51 # 虚拟路由ID，主、备节点必须一致；多实例的情况下，ID必须不一致mcast_src_ip 192.168.1.98 # 本机IPnopreempt # 优先级高的设置，解决异常回复后再次抢占的问题priority 100 # 优先级；取值范围：0~254；MASTER > BACKUPadvert_int 1 # 组播信息发送间隔，主、备节点必须一致，默认1sauthentication { # 验证信息；主、备节点必须一致auth_type PASS # VRRP验证类型，PASS、AH两种auth_pass 1111 # VRRP验证密码，在同一个vrrp_instance下，主、从必须使用相同的密码才能正常通信}track_script { # 将track_script块加入instance配置块chk_nginx # 执行Nginx监控的服务}virtual_ipaddress { # 虚拟IP池，主、备节点必须一致，可以定义多个VIP192.168.1.100 # 虚拟IP}}vrrp_instance VI_2 {state BACKUPinterface eth0virtual_router_id 52mcast_src_ip 192.168.1.98priority 90advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}track_script {chk_nginx}virtual_ipaddress {192.168.1.101}
}
- Nginx 02服务器Keepalived配置
[root@Nginx-B-99 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.confvrrp_script chk_nginx {script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"interval 2weight -20}vrrp_instance VI_1 {state BACKUPinterface eth0virtual_router_id 51mcast_src_ip 192.168.1.99priority 90advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}track_script {chk_nginx}virtual_ipaddress {192.168.1.100} } vrrp_instance VI_2 {state MASTERinterface eth0virtual_router_id 52mcast_src_ip 192.168.1.99nopreemptpriority 100advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}track_script {chk_nginx}virtual_ipaddress {192.168.1.101}}
- Nginx状态监测脚本
分别在服务器Nginx 01和Nginx 02上添加Nginx状态监测脚本。
[root@Nginx-A-98 keepalived]# vim /etc/keepalived/nginx_check.sh#!/bin/bashA=`ps -C nginx –no-header |wc -l`if [ $A -eq 0 ];then/usr/local/nginx/sbin/nginxsleep 2if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];thenkillall keepalivedfifi
我们也可以根据自己的业务需求，总结出在什么情形下关闭keepalived，如 curl 主页连续2个5s没有响应则切换：
#!/bin/bashcount = 0
for (( k=0; k<2; k++ ))
do check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost/login.html -o /dev/null )if [ "$check_code" != "200" ]; thencount = count +1continueelsecount = 0breakfi
done
if [ "$count" != "0" ]; then
# /etc/init.d/keepalived stopexit 1
elseexit 0
fi
5. 高可用方案 – 主从模式
- Nginx 01服务器Keepalived脚本配置
[root@Nginx-A-98 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.confvrrp_script chk_nginx {script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" # 检测nginx状态的脚本路径interval 2 # 检测时间间隔2sweight -20 # 如果脚本的条件成立，权重-20}vrrp_instance VI_1 { # VRRP实例名；多实例的情况下，名称必须不一致state MASTER # 服务状态；MASTER（工作状态）BACKUP（备用状态）interface eth0 # VIP绑定网卡virtual_router_id 51 # 虚拟路由ID，主、备节点必须一致；多实例的情况下，ID必须不一致mcast_src_ip 192.168.1.98 # 本机IPnopreempt # 优先级高的设置，解决异常回复后再次抢占的问题priority 100 # 优先级；取值范围：0~254；MASTER > BACKUPadvert_int 1 # 组播信息发送间隔，主、备节点必须一致，默认1sauthentication { # 验证信息；主、备节点必须一致auth_type PASS # VRRP验证类型，PASS、AH两种auth_pass 1111 # VRRP验证密码，在同一个vrrp_instance下，主、从必须使用相同的密码才能正常通信}track_script { # 将track_script块加入instance配置块chk_nginx # 执行Nginx监控的服务}virtual_ipaddress { # 虚拟IP池，主、备节点必须一致，可以定义多个VIP192.168.1.100 # 虚拟IP}}
- Nginx 02服务器Keepalived配置
[root@Nginx-B-99 src]# vim /etc/keepalived/keepalived.confvrrp_script chk_nginx {script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"interval 2weight -20}vrrp_instance VI_1 {state BACKUPinterface eth0virtual_router_id 51mcast_src_ip 192.168.1.99priority 90advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}track_script {chk_nginx}virtual_ipaddress {192.168.1.100} }
- Nginx状态监测脚本
分别在服务器Nginx 01和Nginx 02上添加Nginx状态监测脚本。
[root@Nginx-A-98 keepalived]# vim /etc/keepalived/nginx_check.sh#!/bin/bashA=`ps -C nginx –no-header |wc -l`if [ $A -eq 0 ];then/usr/local/nginx/sbin/nginxsleep 2if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];thenkillall keepalivedfifi