keepalived結(jié)合nginx實現(xiàn)nginx高可用的方法-創(chuàng)新互聯(lián)

1.簡介

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Keepalived 是一個基于VRRP協(xié)議來實現(xiàn)的LVS服務(wù)高可用方案，可以利用其來避免單點故障。一個LVS服務(wù)會有2臺服務(wù)器運行Keepalived，一臺為主服務(wù)器（MASTER），一臺為備份服務(wù)器（BACKUP），但是對外表現(xiàn)為一個虛擬IP，主服務(wù)器會發(fā)送特定的消息給備份服務(wù)器，當(dāng)備份服務(wù)器收不到這個消息的時候，即主服務(wù)器宕機的時候， 備份服務(wù)器就會接管虛擬IP，繼續(xù)提供服務(wù)，從而保證了高可用性。Keepalived是VRRP的完美實現(xiàn)，因此在介紹keepalived之前，先介紹一下VRRP的原理。

1.VRRP 協(xié)議簡介

在現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，兩臺需要通信的主機大多數(shù)情況下并沒有直接的物理連接。對于這樣的情況，它們之間路由怎樣選擇？主機如何選定到達(dá)目的主機的下一跳路由，這個問題通常的解決方法有二種：

  1. 在主機上使用動態(tài)路由協(xié)議(RIP、OSPF等)
  2. 在主機上配置靜態(tài)路由

很明顯，在主機上配置動態(tài)路由是非常不切實際的，因為管理、維護成本以及是否支持等諸多問題。配置靜態(tài)路由就變得十分流行，但路由器(或者說默認(rèn)網(wǎng)關(guān)default gateway)卻經(jīng)常成為單點故障。VRRP的目的就是為了解決靜態(tài)路由單點故障問題，VRRP通過一競選(election)協(xié)議來動態(tài)的將路由任務(wù)交給LAN中虛擬路由器中的某臺VRRP路由器。

2.VRRP 工作機制

在一個VRRP虛擬路由器中，有多臺物理的VRRP路由器，但是這多臺的物理的機器并不能同時工作，而是由一臺稱為MASTER的負(fù)責(zé)路由工作，其它的都是BACKUP，MASTER并非一成不變，VRRP讓每個VRRP路由器參與競選，最終獲勝的就是MASTER。MASTER擁有一些特權(quán)，比如，擁有虛擬路由器的IP地址，我們的主機就是用這個IP地址作為靜態(tài)路由的。擁有特權(quán)的MASTER要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)地址的包和響應(yīng)ARP請求。

VRRP通過競選協(xié)議來實現(xiàn)虛擬路由器的功能，所有的協(xié)議報文都是通過IP多播(multicast)包(多播地址224.0.0.18)形式發(fā)送的。虛擬路由器由VRID(范圍0-255)和一組IP地址組成，對外表現(xiàn)為一個周知的MAC地址。所以，在一個虛擬路由 器中，不管誰是MASTER，對外都是相同的MAC和IP(稱之為VIP)?？蛻舳酥鳈C并不需要因為MASTER的改變而修改自己的路由配置，對客戶端來說，這種主從的切換是透明的。

在一個虛擬路由器中，只有作為MASTER的VRRP路由器會一直發(fā)送VRRP通告信息(VRRPAdvertisement message)，BACKUP不會搶占MASTER，除非它的優(yōu)先級(priority)更高。當(dāng)MASTER不可用時(BACKUP收不到通告信息)， 多臺BACKUP中優(yōu)先級最高的這臺會被搶占為MASTER。這種搶占是非常快速的(<1s)，以保證服務(wù)的連續(xù)性。由于安全性考慮，VRRP包使用了加密協(xié)議進(jìn)行加密。

3.VRRP 工作流程

(1).初始化：

路由器啟動時，如果路由器的優(yōu)先級是255(最高優(yōu)先級，路由器擁有路由器地址)，要發(fā)送VRRP通告信息，并發(fā)送廣播ARP信息通告路由器IP地址對應(yīng)的MAC地址為路由虛擬MAC，設(shè)置通告信息定時器準(zhǔn)備定時發(fā)送VRRP通告信息，轉(zhuǎn)為MASTER狀態(tài)；否則進(jìn)入BACKUP狀態(tài)，設(shè)置定時器檢查定時檢查是否收到MASTER的通告信息。

(2).Master

  1. 設(shè)置定時通告定時器；
  2. 用VRRP虛擬MAC地址響應(yīng)路由器IP地址的ARP請求；
  3. 轉(zhuǎn)發(fā)目的MAC是VRRP虛擬MAC的數(shù)據(jù)包；
  4. 如果是虛擬路由器IP的擁有者，將接受目的地址是虛擬路由器IP的數(shù)據(jù)包，否則丟棄；
  5. 當(dāng)收到shutdown的事件時刪除定時通告定時器，發(fā)送優(yōu)先權(quán)級為0的通告包，轉(zhuǎn)初始化狀態(tài)；
  6. 如果定時通告定時器超時時，發(fā)送VRRP通告信息；
  7. 收到VRRP通告信息時，如果優(yōu)先權(quán)為0，發(fā)送VRRP通告信息；否則判斷數(shù)據(jù)的優(yōu)先級是否高于本機，或相等而且實際IP地址大于本地實際IP，設(shè)置定時通告定時器，復(fù)位主機超時定時器，轉(zhuǎn)BACKUP狀態(tài)；否則的話，丟棄該通告包；

(3).Backup

  1. 設(shè)置主機超時定時器；
  2. 不能響應(yīng)針對虛擬路由器IP的ARP請求信息；
  3. 丟棄所有目的MAC地址是虛擬路由器MAC地址的數(shù)據(jù)包；
  4. 不接受目的是虛擬路由器IP的所有數(shù)據(jù)包；
  5. 當(dāng)收到shutdown的事件時刪除主機超時定時器，轉(zhuǎn)初始化狀態(tài)；
  6. 主機超時定時器超時的時候，發(fā)送VRRP通告信息，廣播ARP地址信息，轉(zhuǎn)MASTER狀態(tài)；
  7. 收到VRRP通告信息時，如果優(yōu)先權(quán)為0，表示進(jìn)入MASTER選舉；否則判斷數(shù)據(jù)的優(yōu)先級是否高于本機，如果高的話承認(rèn)MASTER有效，復(fù)位主機超時定時器；否則的話，丟棄該通告包；

4.ARP查詢處理

當(dāng)內(nèi)部主機通過ARP查詢虛擬路由器IP地址對應(yīng)的MAC地址時，MASTER路由器回復(fù)的MAC地址為虛擬的VRRP的MAC地址，而不是實際網(wǎng)卡的 MAC地址，這樣在路由器切換時讓內(nèi)網(wǎng)機器覺察不到；而在路由器重新啟動時，不能主動發(fā)送本機網(wǎng)卡的實際MAC地址。如果虛擬路由器開啟的ARP代理 (proxy_arp)功能，代理的ARP回應(yīng)也回應(yīng)VRRP虛擬MAC地址。

2.搭建環(huán)境

1.服務(wù)器1：10.63.0.154  安裝keeplived并設(shè)置priority 優(yōu)先值為100
2.服務(wù)器2：10.63.0.155  安裝keeplived并設(shè)置priority 優(yōu)先值為98
3.設(shè)置兩臺服務(wù)器對應(yīng)的虛擬ip為：10.63.0.158

3.安裝keepalived主節(jié)點

本次安裝keepalived采用yum的模式，在服務(wù)器1上安裝，主要操作步驟如下：

1.安裝ipvsadm，指令：yum install ipvsadm，安裝完成后，可通過指令ipvsadm –v查看版本號。
2.安裝keepalived，指令：yum install keepalived，安裝完成后，可通過指令Keepalived –v查看版本號。
3.創(chuàng)建/usr/local/nginx/nginx_check.sh腳本。腳本內(nèi)容如下：

#!/bin/bash
#判斷nginx服務(wù)是否啟動，如果不存在，調(diào)用nginx啟用命令，并停止2秒，若#啟動失敗，殺掉keepalived
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then 
 /usr/sbin/nginx
 sleep 2
 if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
  killall keepalived
 fi
fi

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