nginx+keepalived高可用

2022-10-29 09:40:41

一次面试过程中...

面试官：你这个使用 nginx 做负载，是使用单台 nginx 吗？如果 nginx 挂了怎么办？
我：是的，由于业务访问量不大 nginx 挂的可能性不大，考虑服务的稳定性可以使用 keepalived。
面试官：你知道实现的思路和配置吗？
我：。。。

一、传统高可用

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tomcat 高可用的思路是在 tomcat 集群前面加一层负载nginx，如下图：

但是这种结构一旦 nginx 挂掉了，那么整个服务就瘫痪了。

二、LVS思想解决高可用问题

1. 什么是LVS

LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的*软件项目之一 -- 摘自百度百科

LVS 个人理解就是利用多个物理机集群虚拟出一个虚拟ip（Virtual Server IP，简称VIP），虚拟ip不是实际存在的物理机，所以虚拟ip不会挂，而 LVS 的实现 Linux 内核已经帮助我们实现了，结构如下图：

2. nginx+keepalived

在传统高可用的基础上，利用多台服务器集群借助 keepavlied 管理 LVS 虚拟出一个虚拟ip，只要两台 nginx 服务器不宕机那么服务就不会瘫痪，如下图：

三、环境说明

演示机器ip：192.168.5.11，192.168.5.12
Linux版本：CentOS Linux release 7.6.1810 (Core)
keepalived版本：1.3.4
nginx版本：1.13.1

四、keepalived具体配置

1. 前提

注意：两台机器都需要进行此步操作

1、修改 selinux，关闭 SELINUX，打开 vim /etc/sysconfig/selinux，设置 SELINUX=disabled，我 VMWare 里面安装的 Linux 和腾讯云的云服务器都默认关闭了，如下图：

2、安装需要的依赖包。

yum -y install libnl libnl-devel libnfnetlink-devel

2. keepalived安装

注意：两台机器都需要进行此步操作

1、不要使用 yum 方式安装（有bug），keepalived 官网下载 keepalived 上传，或者使用 wget 下载，下载后解压。

wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-1.3.4.tar.gz
tar -zxvf keepalived-1.3.4.tar.gz

2、解压之后，指定目录。

cd keepalived-1.3.4
./configure --prefix=/usr/local/keepalived --sysconf=/etc

注：

--prefix：指定安装目录。
--sysconf：keepalived配置文件目录，如果指定了其他配置目录需要指定配置文件启动keepalived，如：/usr/local/keepalived/sbin/keepalived -D -f 配置文件路径。

3、编译安装。

make && make install

3. keepalived配置

这一步略有不同，其中一台机器作为主机（192.168.5.11），另外一台机器作为备份机（192.168.5.12）

主机（192.168.5.11）配置

打开 keepalived 配置文件目录（我的是/etc/keepalived）下的 keepalived.conf 文件，配置如下信息，其余多余配置删除。

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id 192.168.5.11       # keepalived的唯一标识
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                # 初始状态，MASTER 和 BACKUP
    interface ens33             # 系统使用的网卡接口名称，可以使用ip addr查看
    virtual_router_id 51        # 组名，参与此虚拟机ip的机器配置一样的值，即一个集群内的机器都使用同一个值
    priority 200                # 优先级，数值大的优先级高，组内最高的胜出
    advert_int 1                # 心跳检测1秒一次
    authentication {            # 授权，无需改动
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.5.10            # 虚拟ip
    }
}

备份机（192.168.5.12）配置

同样打开 keepalived 配置文件目录，打开 keepalived.conf 文件，配置如下信息，和主机不同的是 router_id，interface，priority，配置如下：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id 192.168.5.12       # keepalived的唯一标识
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP                # 初始状态，MASTER 和 BACKUP
    interface ens33             # 系统使用的网卡接口名称，可以使用ip addr查看
    virtual_router_id 51        # 组名，参与此虚拟机ip的机器配置一样的值，即一个集群内的机器都使用同一个值
    priority 100                # 优先级，数值大的优先级高，组内最高的胜出
    advert_int 1                # 心跳检测1秒一次
    authentication {            # 授权，无需改动
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.5.10            # 虚拟ip
    }
}

4. 校验LVS效果

1、分别启动两个机器上的 keepalived。

/usr/local/keepalived/sbin/keepalived

2、使用 ip addr 查看效果，正常的结果是虚拟ip位于 192.168.5.11 这台机器上，因为其配置的优先级更高。可是...结果...不出意外的翻车了，哈哈哈！出现的问题是两个机器出现了双VIP，翻车截图如下：

个人猜测是防火墙的原因，于是一波 Google 大法，果不其然，找到了原因：防火墙将 vrrp 广播给拦截了，所以导致 BACKUP 接收不到 MASTER 的广播。

查找问题的过程：

局域网内任意一台机器安装抓包工具 tcpdump，命令：yum -y install tcpdump

执行 tcpdump -i ens33 vrrp -n 命令查看情况，发现两台机器都在广播，正常情况 BACKUP 不应该在广播的。

为了验证一下，把两台机器的防火墙全部关闭，命令：systemctl stop firewalld.service，发现情况正常了。

ip addr 查看，发现配置成功了。

不关闭防火墙放行 vrrp 广播

正常情况咱们肯定不裸奔需要防火墙的，那么就需要放行 vrrp 广播。

# 需要注意命令中的网卡名称
firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter INPUT 0 --in-interface ens33 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT
# 重启防火墙
firewall-cmd --reload

3、配置正常了，那么就需要检验一下当 MASTER 主机宕机之后虚拟ip是否会自动漂移到 BACKUP 备份机器了，当然为了模拟场景我只需要把 keepalived 服务干掉就可以了。

可以看到 BACKUP 备份机已经接管了。

而当 MASTER 主机重启之后，MASTER 主机又会抢回虚拟ip的控制权。

五、nginx+keepalived配合使用

前面配置好 keepalived 之后有人会问，这和nginx貌似没啥关系，是滴，确实没啥关系，但是接下来的配置就有关系了。

有时候，并非是服务器宕机了，而只是 nginx 挂掉了，而 keepalived 中并没有相关配置，这样的话如果 MASTER 主机中的 nginx 挂掉了，那么虚拟ip也不会自动飘逸到 BACKUP 备份机，接下来就是为了结合 nginx的配置，使用 keepalived 来监控 nginx 。

1. 编辑心跳执行脚本

我的执行脚本位置保存在 /usr/local/keepalived/chk_nginx_pid.sh，内容如下：

#!/bin/bash

A=`ps -C nginx --no-header |wc -l` # 统计nginx进程数，若为0，表明nginx被杀
if [ $A -eq 0 ];then
        # 重启nginx，不是默认配置路径所以需要指定路径，因人而异
        /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
        # nginx重启失败，则停掉keepalived服务，进行VIP转移
        if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
                # 杀掉，VIP就漫游到另一台机器
                killall keepalived
        fi
fi

注意：

保存后赋予可执行权限：chmod +x chk_nginx_pid.sh
查看是否可以使用 killall 命令，如果无法使用 killall 命令则安装psmisc： yum -y install psmisc

2. 配置keepalived配置文件

增加的配置如图：

vrrp_script check_nginx {
    script "/usr/local/keepalived/check_nginx.sh"       # 心跳执行的脚本
    interval 2                                          # 每2秒检测一次
    weight 2                                            # 脚本结果导致的优先级变更：10表示优先级+10；-10则表示优先级-10
}

track_script {
    check_nginx             # 调用检测脚本
}

3. 测试是否生效

关闭 keepalived 和 nginx的进程，重启 keepalived，看 keepalived 是否可以自动启动 nginx 。

killall keepalived

killall nginx

/usr/local/keepalived/sbin/keepalived

同理，BACKUP 备份机也同样增加相同的心跳检测脚本和配置即可。

测试发现，后面无论怎么 kill 掉 nginx，nginx都会被 keepalived自动重启，变成了打不死的小强，也就实现了 nginx 的高可用。

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文章作者：IT王小二
首发地址：https://www.itwxe.com/posts/4c06301f/
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