keepalived 实现高可用

作者: fangfc | 来源:发表于2019-01-01 18:17 被阅读0次

1. keepalived 概述

1.1 keepalived 是什么

keepalived 常用来作为实现高可用方案的软件, 也可以管理 LVS.
keepalived 软件主要是通过VRRP 协议实现高可用功能. VRRP(Virtual Router RedundancyProctol) 是虚拟路由器荣誉协议, 用于解决静态路由单点故障的问题, 能够保证个别节点宕机时, 整个网络可以不间断运行.
keepalived 一方面可以配置管理LVS 功能, 同时也可以对LVS 下面节点进行健康检查功能, 另一方面可以实现系统网络的高可用功能.

1.2 keepalived 原理

Keepalived 是通过 VRRP 协议通信的, 所以需要先了解vrrp协议.
- VRRP 是通过一种竞选机制来讲路由任务交给某个 VRRP 路由器
- VRRP 用IP多播的方式, (默认多播地址(224.0.0.x)) 实现高可用对之间的通信.
- 工作时主节点在多播地址发包, 备节点收包, 当备用节点收不到包时, 就会启动接管程序, 来接管主节点的任务, 通过优先级竞选, 一般keepalived 管理节点都是一对.
- VRRP 使用了加密协议加密数据, 但是keepalved 官方推荐使用明文的方式配置验证类型和密码.
keepalived 工作原理
- keepalived 高可用对之间通过 VRRP 协议通信, VRRP 通过竞选机制来确定 master/backup, master的优先级高于 backup, 工作时会有现货的所有资源, backup 节点处于等待状态, 当 master 挂了的时候, backup 会接管master, 然后顶替master对外提供服务.
- keepalive 服务对之间, 只有作为 master 的服务会一直发送 VRRP 广播, 告诉 backup 还活着, 当 backup 收不到广播包时, 会启动验证服务接管资源, 保证业务连续性.

2. 部署keepalived

2.1 安装前准备

系统环境

2.2 下载keepalived

下载地址
- 官网: http://www.keepalived.org

[root@node10009 src]$ ll ./keepalived-1.4.5.tar.gz 
-rw-r--r-- 1 root root 749813 Jan  1 14:46 ./keepalived-1.4.5.tar.gz
[root@node10009 src]# tar zxf keepalived-1.4.5.tar.gz 
[root@node10009 src]# cd keepalived-1.4.5

2.3 安装

编译安装

[root@node10009 keepalived-1.4.5]# ./configure --prefix=/opt/app/keepalived 
...
[root@node10009 keepalived-1.4.5]# make && make install
...
[root@node10009 keepalived-1.4.5]# cd /opt/app/keepalived/
[root@node10009 keepalived]# ls
bin  etc  sbin  share
[root@node10009 keepalived]#

拷贝相关文件以及执行脚本

[root@node10009 keepalived]# cp /opt/src/keepalived-1.4.5/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d/
[root@node10009 keepalived]# cp /opt/src/keepalived-1.4.5/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
[root@node10009 keepalived]# cp /opt/app/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keeplaived/

backup 节点同样安装

2.4 配置

master 编辑配置文件
- # vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   router_id 101 
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100 
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 12345
    }   
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.5
    }   
}

backup 配置

# 与master 相似.
# 只需要修改下面两项
state BACKUP
priority 50

2.5 启动

启动
- master 和 backup 一样

[root@node10009 keepalived]# 
[root@node10009 keepalived]# /etc/init.d/keepalived start
Starting keepalived (via systemctl):                       [  OK  ]
[root@node10009 keepalived]#

查看状态
- master

[root@node10009 keepalived]# ip addr show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:8f:4e:4a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.9/24 brd 192.168.10.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.10.5/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe8f:4e4a/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@node10009 keepalived]#

- backup

[root@node10011 keepalived]# ip a s ens33
3: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:81:ed:eb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.11/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::4dde:82c6:582c:3368/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到 master 的 ens33 网卡上多个 VIP

2.6 测试

master 和 backup 都启动 nginx

001.png

master 关闭keepalived

002.png

查看 backup 的ip

003.png

3. keepalived 脑裂

3.1 脑裂概述

在高可用(HA)系统中, 当两个节点的 '心跳'断开时, 会为了一个整体, 动作协调HA系统, 会分裂成两个独立个体, 由于相互失去了联系, 都会以为对方出现了故障, 两个节点就会出现脑裂, 争抢共享资源., 会发生严重的后果, 如: 争抢服务导致服务无法运行, 同时读写共享存储, 导致存储损坏.
对于HA 系统脑裂的解决方法有:
- 添加冗余的心跳线(原本心跳在网线上的广播包), 添加双线, 减少脑裂几率
- 启动磁盘锁, 正在服务的一方会锁定共享硬盘, '脑裂发生时' 让对方无法使用硬盘,
- 设定仲裁机制, 如: 添加参考IP(网关IP) 当心跳断开时, 2个节点会各自判断参考ip 是否可通讯, 如果该节点不同则放弃竞争.

3.2 脑裂产生的原因

高可用服务器之间心跳线线路发生故障, 导致无法正常通信.
- 心跳线坏了.
- 网卡相关驱动问题, ip 配置冲突
- 心跳线之间连接的设备故障(网卡即交换机)
- 仲裁的机器出现故障
高可用服务器上开启了防火墙规则阻止了心跳消息传输.
高可用服务器心跳网卡地址配置不正确
其他服务配置不正确, 如心跳方式, 心跳广播冲突, 软件bug

3.3 解决方案

同时使用两个心跳线路,
检测到脑裂发生时强行关闭一个心跳节点, (需要特殊设备, 如 stonith, feyce)
对脑裂的监控报警, 发生时第一时间人为介入

4. keepalived 配置文件

keepalived 仅有一个配置文件 keepalived.conf
主要包含会以下几个区域:
- global_defs:
- static_ipaddress
- start_routes
- vrrp_script
- vrrp_intance

4.1 global_defs

配置发生故障时通知对象, 以及机器标识
详解

notification_email {}
    - 配置故障发生时发送邮件对象(接受者 邮箱)
notification_email_from 
    - 发送邮件的 邮箱(发送者)
smpt_server
    - 通知邮件的 smtp 地址
smtp_connect_timeout
    - 连接 smtp 服务的超时时间
router_id LVS_DEVEL
    - LVS_DEVEL 是表示备节点的字符串, 通常可以设置hostnanme, 会在故障时的邮件内 用到
vrrp_strict
    - 强制执行严格的 VRRP 协议.
vrrp_garp_interval 0
    - 接口发送的 ARP 报文延时时间.
vrrp_gna_interval
    - 接口发送给您的未接收请求的 消息之间延迟时间

4.2 static_ipaddress 和 start_routes

staitc_ipaddress和 static_routes 用于配置ip 和 route 信息, 如果机器上机器上已配置了 IP 和路由, name这两个区域不需要配置,
语法:

static_ipaddress {
    <IPADDR>[/<MASK>] [brd <IPADDR>] [dev <STRING] [scope <SCOPE>]
    ...
}
static_routes {
    ...
}
static_rules {
    ...
}

示例

static_ipaddress {
    192.168.10.10/24 dev ens33 scopo global
}
satic_route {
    192.168.0.0/24 via 192.168.10.1 dev ens33
}

4.3 vrrp_script

用来作健康检查, 当检查失败时会启动 vrrp_instance 的 priority(优先级) 减少相对应的值.
示例

vrrp_script check_http_port {   
-- vrrp_scrpt 定义脚本, 需要指定脚本名  

    scritpt "/opt/shell/check_http_port.sh"
    -- 定义一个脚本信息, 该脚本内容用于 check_http_port

    interval 2
    -- 执行脚本间隔时间, 单位 s

    weight 10
    -- 当脚本判断为错误时,会设置 优先级(这里是10), 当该优先级低于 BACKUP 的优先级时, 会被BACKUP 替代.

    timeout 20
    -- 脚本运行超时时间

    rise 10
    -- 该脚本运行成功的话, 会提升优先级 10,(+10)

    fall 10
    -- 转换所需的成功次数....

    user USERNAME [GROUPNAME]
    -- 执行脚本的user 和 group

    init_fail
    -- 最初状态为该脚本是失败状态.
}

4.4 vrrp_intance 和 vrrp_sync_group

vrrp_intance 用于定义对外提供服务的VIP 区域相关属性.
vrrp_rsync_group 用来定义 vrrp_intance 组, 改组内动作一致
两个 vrrp_intance 属于一个 vrrp_rsync_group 时, 如果一个 vrrp_instance 发生故障切换了, 另一个也会同时切换(即使么有发生故障)
示例

vrrp_instance VI_1 {
-- 配置区域

    state MASTER
        -- 配置为 MASTER 或者 BACKUP, 表示该机器最初`状态, 如果其他机器的 优先级高于高机器, 怎会称为 MASTER

    interface ens33
        -- 绑定接口, 由 vrrp 绑定

    use_vmac [<VMAC_INTERFACE>]
        -- 使用 VRRP 虚拟MAC,

    virtual_router_id 51
        -- 用于区分多个vrrp多实例的 唯一标识, 每组服务应当使用 相同的 id(master 和 backup 的id 必须一致)

    priority 100
        -- 选举Master 时使用的权限

    advert_int 1
        -- Vrrp 广播的间隔时间, 

    authentication {
        -- 设置认证的方式
        auth_type PASS || AH
            -- PASS 表示简单明文密码, AH 表示 IPSEC 加密
        auth_pass 1234
            -- 配置密码, master 和 backup 应当一致
    }
}

END

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2.2 下载keepalived

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2.4 配置

2.5 启动

2.6 测试

3. keepalived 脑裂

3.1 脑裂概述

3.2 脑裂产生的原因

3.3 解决方案

4. keepalived 配置文件

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