09--keepalived高可用集群

前言：高可用集群配置是大型网站的一个基础，网站可用性的基础保障之一，这里将对应的概念知识和实操步骤进行整理与收集。

1、基础概念详解

1.1、高可用集群

高可用集群（High Availability Cluster，简称HA Cluster），是指以减少服务中断时间为目的的服务器集群技术。它通过保护用户的业务程序对外不间断提供的服务，把因软件、硬件、人为造成的故障对业务的影响降低到最小。

1.2、高可用集群的衡量标准

1.3、自动切换/故障转移（FailOver）

自动切换阶段某一主机如果确认对方故障，则正常主机除继续进行原来的任务，还将依据各种容错备援模式接管预先设定的备援作业程序，并进行后续的程序及服务。 通俗地说，即当A无法为客户服务时，系统能够自动地切换，使B能够及时地顶上继续为客户提供服务，且客户感觉不到这个为他提供服务的对象已经更换。 通过上面判断节点故障后，将高可用集群资源（如VIP、httpd等）从该不具备法定票数的集群节点转移到故障转移域（Failover Domain，可以接收故障资源转移的节点）。

1.4、自动侦测

自动侦测阶段由主机上的软件通过冗余侦测线，经由复杂的监听程序，逻辑判断，来相互侦测对方运行的情况。 常用的方法是：集群各节点间通过心跳信息判断节点是否出现故障。

1.5、脑裂

在高可用（HA）系统中，当联系两个节点的“心跳线”断开时，本来为一整体、动作协调的HA系统，就分裂成为两个独立的个体。由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障。两个节点上的HA软件像两个灵魂夺舍一样，争抢“共享资源”、争起“应用服务”，就会发生严重后果——或者共享资源被瓜分、两边“服务”都起不来了；或者两边“服务”都起来了，但同时读写“共享存储”，导致数据损坏（常见如数据库轮询着的联机日志出错）。

产生原因：

因心跳线坏了（包括断了，老化）。 因网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题（网卡直连）。 因心跳线间连接的设备故障（网卡及交换机）。 因仲裁的机器出问题（采用仲裁的方案）。 高可用服务器上开启了 iptables防火墙阻挡了心跳消息传输。 高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确，导致发送心跳失败。 其他服务配置不当等原因，如心跳方式不同，心跳广插冲突、软件Bug等。

解决方案：

1）添加冗余的心跳线：例如：双心跳线（心跳线也HA），尽量减少“脑裂”发生几率；

2）启用磁盘锁：正在服务一方锁住共享磁盘，“脑裂”发生时，让对方完全“抢不走”共享磁盘资源。但使用锁磁盘也会有一个不小的问题，如果占用共享盘的一方不主动“解锁”，另一方就永远得不到共享磁盘。现实中假如服务节点突然死机或崩溃，就不可能执行解锁命令。后备节点也就接管不了共享资源和应用服务（会导致昂贵的高可用架构不能发挥作用）。于是有人在HA中设计了“智能”锁。即：正在服务的一方只在发现心跳线全部断开（察觉不到对端）时才启用磁盘锁。平时就不上锁了。

3）设置仲裁机制：例如设置参考IP（如网关IP或某一个服务器），当心跳线完全断开时，2个节点都各自ping一下参考IP，不通则表明断点就出在本端。不仅“心跳”、还兼对外“服务”的本端网络链路断了，即使启动（或继续）应用服务也没有用了，那就主动放弃竞争，让能够ping通参考IP的一端去起服务。更保险一些，ping不通参考IP的一方干脆就自我重启，以彻底释放有可能还占用着的那些共享资源。

4）脑裂的监控报警：直接对高可用服务的业务进行业务监控，出现问题人为介入

1.6、其他的高可用架构

heartbeat、pacemaker、 piranha（web页面）操作部署都非常相似

1.7、keepalived

keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件，用来防止单点故障。

keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。

将N台提供相同功能的服务器组成一个服务器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip（该服务器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip），master会发组播（以224.0.0.0地址作为通信地址的一种方式），当backup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（可以理解为三体里面的摇篮系统，反向触发）

keepalived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。

2、web高可用示例

2.1、基础环境

IP用途
192.168.189.148server1
192.168.189.149server2
192.168.189.150vip（虚拟ip）

2.2、server1部署

server1初始网络环境(网卡名和IP记一下)

 keepalive配置

[root@localhost ~]# yum install -y keepalived
[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 

[root@localhost ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
 router_id 1                            #设备高可用组内的id，组内唯一
 }

#vrrp_script chk_nginx {                #健康检查
# script "/etc/keepalived/ck_ng.sh"     #检查脚本
# interval 2                            #检查频率.秒
# weight -5                             #权重减5，就是下面的优先级减5
# fall 3                                #失败三次
# }

vrrp_instance VI_1 {               	#VI_1实例名。两台路由器相同。和下面的55作用相同
    state MASTER                        #主或者从状态
    interface ens33                     #监控网卡
    mcast_src_ip 192.168.189.148        #心跳源Ip
    virtual_router_id 55                #虚拟路由编号，主备要一致
    priority 100                        #优先级
    advert_int 1                        #心跳间隔

    authentication {                    #秘钥认证(1-8位)
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {                 #VIP
    192.168.189.150/24
        }

#  track_script {                       #引用脚本
#       chk_nginx
#    }

}


[root@localhost ~]# systemctl start keepalived.service
[root@localhost ~]# systemctl enable keepalived.service
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.

 web环境搭建

[root@localhost ~]# yum install -y nginx
[root@localhost ~]# systemctl start nginx
[root@localhost ~]# systemctl enable nginx
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service to /usr/lib/systemd/system/nginx.service.
[root@localhost ~]# echo ">>>>>>>>>>>>>>>>>>web1<<<<<<<<<<<<<<<" > /usr/share/nginx/html/index.html 
[root@localhost ~]# curl 127.0.0.1
>>>>>>>>>>>>>>>>>>web1<<<<<<<<<<<<<<<
[root@localhost ~]# systemctl start keepalived

2.3、server2部署

其他部分与1相同，不同部分如下

 代码如下

[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
[root@localhost ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived
global_defs {
 router_id 2                            #设备高可用组内的id，组内唯一
 }

#vrrp_script chk_nginx {                #健康检查
# script "/etc/keepalived/ck_ng.sh"     #检查脚本
# interval 2                            #检查频率.秒
# weight -5                             #权重减5，就是下面的优先级减5
# fall 3                                #失败三次
# }

vrrp_instance VI_1 {               	#VI_1实例名。两台路由器相同。和下面的55作用相同
    state BACKUP                        #主或者从状态
    interface ens33                     #监控网卡
    mcast_src_ip 192.168.189.149        #心跳源Ip
    virtual_router_id 55                #虚拟路由编号，主备要一致
    priority 99                        #优先级
    advert_int 1                        #心跳间隔

    authentication {                    #秘钥认证(1-8位)
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {                 #VIP
    192.168.189.150/24
        }

#  track_script {                       #引用脚本
#       chk_nginx
#    }

}

[root@localhost ~]# echo "+++++++++++++++web2+++++++++++++" > /usr/share/nginx/html/index.html 
[root@localhost ~]# curl 127.0.0.1
+++++++++++++++web2+++++++++++++

2.4、模拟测试

server1正常

 server1网络中断

刷新页面

高可用完成

2.5、进阶（服务监测）

恢复之前的实验。启动两台主机的keepalived和nginx。确保页面访问正常。 关闭master的nginx服务 。systemctl stop nginx 继续访问VIP，高可用集群并未生效，keepalived监控的是接口IP状态，无法监控nginx服务状态，这里需要将服务与高可用结合起来部署，我们需要保证的是服务的高可用状态。

操作如下

2.5.1、server1操作

[root@localhost ~]# vi /etc/keepalived/ck_ng.sh
[root@localhost ~]# cat /etc/keepalived/ck_ng.sh
#!/bin/bash
#检查nginx进程是否存在
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
#尝试启动一次nginx，停止5秒后再次检测
    service nginx start
    sleep 5
    counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
    if [ "${counter}" = "0" ]; then
#如果启动没成功，就杀掉keepalive触发主备切换
        service keepalived stop
    fi
fi
[root@localhost ~]# chmod +x /etc/keepalived/ck_ng.sh

开启状态检查脚本的调用

 重启keepalived

2.5.2、server2操作

此处与server1完全相同

2.5.3、模拟测试

正常访问

正常关闭nginx，此时keepalived会调用脚本，脚本检测到nginx关闭后重新开启nginx

网页访问未切换服务器

模拟nginx损坏无法重启（server1操作）

[root@localhost ~]# rm -rf /etc/nginx/*
[root@localhost ~]# systemctl stop nginx

刷新网页，已切换到server2提供服务

3、LVS高可用示例

web服务器在工作环境中有很多，这个架构是对lvs进行高可用保障

3.1、基础环境

IP模拟角色
192.168.189.145虚拟ip
192.168.189.148负载均衡（master）
192.168.189.149负载均衡（backup）
192.168.189.150web1
192.168.189.151web2

3.2、负载均衡（master）安装部署

[root@localhost ~]# yum install -y keepalived ipvsadm
    #    keepalived内自带lvs配置，所以后续只需配置keepalived

[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
[root@localhost ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived
global_defs {						
	router_id Director1    			#设备高可用组内的id，组内唯一
	}
	
vrrp_instance VI_1 {				
	state MASTER				#另外一台机器是BACKUP	
	interface ens33				#心跳网卡	
	virtual_router_id 51			#虚拟路由编号，主备要一致
	priority 150				#优先级	
	advert_int 1				#检查间隔，单位秒	
	authentication {
		auth_type PASS
		auth_pass 12345
		}
	virtual_ipaddress {
		192.168.189.145/24       dev      ens33   	#VIP和工作网卡
		}
	}
	
virtual_server 192.168.189.145 80 {		#LVS 配置，VIP
	delay_loop 3				#lvs服务论询的时间间隔，#每隔3秒检查一次rs状态
	lb_algo rr				#LVS 调度算法
	lb_kind DR	 			#LVS 集群模式 直接路由
	protocol TCP				#rs的协议对应上方的端口号
	real_server 192.168.189.150 80 {
		weight 1
		TCP_CHECK {
			connect_timeout 3       #健康检查方式,连接超时时间，单位秒
			}
		}
	real_server 192.168.189.151 80 {
		weight 1
		TCP_CHECK {
			connect_timeout 3
			}
		}
}



[root@localhost ~]# systemctl enable keepalived
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.
[root@localhost ~]# systemctl start keepalived
[root@localhost ~]# reboot

3.3、负载均衡（backup）安装部署

[root@localhost ~]# yum install -y keepalived ipvsadm

[root@localhost ~]# scp root@192.168.189.148:/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf 
The authenticity of host '192.168.189.148 (192.168.189.148)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:gxTKMF8msXccCg6zmpT9TjLZflsDFX3+2fYAVD/xzSs.
ECDSA key fingerprint is MD5:1a:0b:3a:44:36:31:f6:64:d0:2b:5a:74:58:86:86:78.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added '192.168.189.148' (ECDSA) to the list of known hosts.
root@192.168.189.148's password: 
keepalived.conf                                                      100% 1034     1.6MB/s   00:00    
    #    修改一些配置
[root@localhost ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf 
[root@localhost ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived
global_defs {						
	router_id Director2    			#设备高可用组内的id，组内唯一
	}
	
vrrp_instance VI_1 {				
	state BACKUP				#另外一台机器是BACKUP	
	interface ens33				#心跳网卡	
	virtual_router_id 51			#虚拟路由编号，主备要一致
	priority 140				#优先级	
	advert_int 1				#检查间隔，单位秒	
	authentication {
		auth_type PASS
		auth_pass 12345
		}
	virtual_ipaddress {
		192.168.189.145/24       dev      ens33   	#VIP和工作网卡
		}
	}
	
virtual_server 192.168.189.145 80 {		#LVS 配置，VIP
	delay_loop 3				#lvs服务论询的时间间隔，#每隔3秒检查一次rs状态
	lb_algo rr				#LVS 调度算法
	lb_kind DR	 			#LVS 集群模式 直接路由
	protocol TCP				#rs的协议对应上方的端口号
	real_server 192.168.189.150 80 {
		weight 1
		TCP_CHECK {
			connect_timeout 3       #健康检查方式,连接超时时间，单位秒
			}
		}
	real_server 192.168.189.151 80 {
		weight 1
		TCP_CHECK {
			connect_timeout 3
			}
		}
}



[root@localhost ~]# systemctl enable keepalived
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/keepalived.service to /usr/lib/systemd/system/keepalived.service.
[root@localhost ~]# systemctl start keepalived
[root@localhost ~]# reboot

3.4、检查配置

3.5、web服务器配置

web1与web2配置相同如下所示，此处大部分属于负载均衡与本章无关，详细解释可以参考上一篇文章

[root@localhost ~]# yum install -y httpd
[root@localhost ~]# systemctl start httpd
[root@localhost ~]# systemctl enable httpd
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service.
[root@localhost ~]# echo ">>>>>>>>>>>>>>web1<<<<<<<<<<<<<" >  /var/www/html/index.html

    #    配置虚拟地址
[root@localhost ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/{ifcfg-lo,ifcfg-lo:0}
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
[root@localhost ~]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.189.145
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

    #    配置路由
[root@localhost ~]# vim /etc/rc.local 
[root@localhost ~]# cat /etc/rc.local 
#!/bin/bash
# THIS FILE IS ADDED FOR COMPATIBILITY PURPOSES
#
# It is highly advisable to create own systemd services or udev rules
# to run scripts during boot instead of using this file.
#
# In contrast to previous versions due to parallel execution during boot
# this script will NOT be run after all other services.
#
# Please note that you must run 'chmod +x /etc/rc.d/rc.local' to ensure
# that this script will be executed during boot.

touch /var/lock/subsys/local
/sbin/route add -host 192.168.189.145 dev lo:0


    #    arp忽略配置，此处详解可查看上一篇文章
[root@localhost ~]# vim /etc/rc.local 
[root@localhost ~]# cat /etc/rc.local 
#!/bin/bash
# THIS FILE IS ADDED FOR COMPATIBILITY PURPOSES
#
# It is highly advisable to create own systemd services or udev rules
# to run scripts during boot instead of using this file.
#
# In contrast to previous versions due to parallel execution during boot
# this script will NOT be run after all other services.
#
# Please note that you must run 'chmod +x /etc/rc.d/rc.local' to ensure
# that this script will be executed during boot.

touch /var/lock/subsys/local
/sbin/route add -host 192.168.189.145 dev lo:0
[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf 
[root@localhost ~]# cat /etc/sysctl.conf 
# sysctl settings are defined through files in
# /usr/lib/sysctl.d/, /run/sysctl.d/, and /etc/sysctl.d/.
#
# Vendors settings live in /usr/lib/sysctl.d/.
# To override a whole file, create a new file with the same in
# /etc/sysctl.d/ and put new settings there. To override
# only specific settings, add a file with a lexically later
# name in /etc/sysctl.d/ and put new settings there.
#
# For more information, see sysctl.conf(5) and sysctl.d(5).


net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2


[root@localhost ~]# reboot

 3.6、检查webserver配置

3.6、模拟测试

负载均衡正常（建议使用隐私模式测试）

 

关闭lvs上的keepalived访问网站仍然正常，观察负载均衡（backup）的IP与上文的不同

[root@localhost ~]# systemctl stop keepalived.service

 

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学习目标&#xff1a;愤怒的小鸟核心玩法 游戏画面 项目结构目录 部分核心代码 using System.Collections; using System.Collections.Generic; using birds; using utils; using UnityEngine;public class GameManager : MonoBehaviour {public static GameManager sInstanc…
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每日待办事项提醒用什么便签app比较好？

每日待办事项提醒用什么便签app比较好？

在快节奏的现代生活中&#xff0c;我们经常需要记住各种事项&#xff0c;如会议、预约、购物清单等。这时&#xff0c;一个高效的便签App就显得尤为重要&#xff0c;可以帮助我们有效地管理日常任务和待办事项。而每日待办事项提醒用什么便签app比较好&#xff1f;面对市场上众…
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vue中的状态管理

vue中的状态管理

第1部分&#xff1a;引言 状态管理是应用中数据流动和变更的核心机制。在Vue应用中&#xff0c;状态管理不仅涉及到组件间的数据共享&#xff0c;还包括了数据的持久化、异步操作的处理等复杂场景。良好的状态管理策略可以提高应用的响应速度&#xff0c;降低组件间的耦合度&a…
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交互式知识库问答：一种结合大型语言模型的多轮交互方法

交互式知识库问答：一种结合大型语言模型的多轮交互方法

在当今信息爆炸的时代&#xff0c;人们每天都要处理海量的数据和信息。在这样的背景下&#xff0c;基于知识库的问答系统&#xff08;KBQA&#xff09;成为了一个重要的研究领域&#xff0c;它旨在使计算机能够理解自然语言提出的问题&#xff0c;并从结构化的知识库中检索出准…
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通信系统网络架构_1.局域网网络架构

通信系统网络架构_1.局域网网络架构

当今&#xff0c;通信网络从大的方面主要包括局域网、广域网、移动通信网等网络形式。不同的网络会采用不同的技术进行网络构建。以下针对不同的网络给出各自的网络架构以及所采用的技术。 1.概述 局域网&#xff0c;即计算机局部区域网络&#xff0c;是一种为单一机构所拥有的…
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四边形不等式优化

四边形不等式优化

四边形不等式优化 应用于类似以下dp转移方程。 f i min ⁡ 1 ≤ j ≤ i ( w i , j , f i ) f_{i}\min_{1\le j\le i}(w_{i,j},f_{i}) fi​1≤j≤imin​(wi,j​,fi​) 假设 w i , j w_{i,j} wi,j​ 可以在 O ( 1 ) O(1) O(1) 的时间内进行计算。 在正常情况下&#xff0c;…
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如何验证Rust中的字符串变量在超出作用域时自动释放内存？

如何验证Rust中的字符串变量在超出作用域时自动释放内存？

讲动人的故事，写懂人的代码 在公司内部的Rust培训课上，讲师贾克强比较了 Rust、Java 和 C++ 三种编程语言在变量越过作用域时自动释放堆内存的不同特性。 Rust 通过所有权系统和借用检查，实现了内存安全和自动管理，从而避免了大部分内存泄漏。Rust 自动管理标准库中数据类…
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本科生大厂算法岗实习经验复盘：从投递到面试的底层思维！

本科生大厂算法岗实习经验复盘：从投递到面试的底层思维！

目录 投递渠道boss直聘官网邮箱内推 面试准备leetcode八股深挖项目自我介绍mock面试技巧答不出来怎么办coding反问 复盘技术交流群用通俗易懂方式讲解系列 节前&#xff0c;我们星球组织了一场算法岗技术&面试讨论会&#xff0c;邀请了一些互联网大厂朋友、参加社招和校招面…
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