keepalived结合nginx实现nginx高可用的方法

服务器
1.简介
keepalived 是一个基于vrrp协议来实现的lvs服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个lvs服务会有2台服务器运行keepalived，一台为主服务器（master），一台为备份服务器（backup），但是对外表现为一个虚拟ip，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟ip，继续提供服务，从而保证了高可用性。keepalived是vrrp的完美实现，因此在介绍keepalived之前，先介绍一下vrrp的原理。
1.vrrp 协议简介
在现实的网络环境中，两台需要通信的主机大多数情况下并没有直接的物理连接。对于这样的情况，它们之间路由怎样选择？主机如何选定到达目的主机的下一跳路由，这个问题通常的解决方法有二种：
在主机上使用动态路由协议(rip、ospf等)
在主机上配置静态路由
很明显，在主机上配置动态路由是非常不切实际的，因为管理、维护成本以及是否支持等诸多问题。配置静态路由就变得十分流行，但路由器(或者说默认网关default gateway)却经常成为单点故障。vrrp的目的就是为了解决静态路由单点故障问题，vrrp通过一竞选(election)协议来动态的将路由任务交给lan中虚拟路由器中的某台vrrp路由器。
2.vrrp 工作机制
在一个vrrp虚拟路由器中，有多台物理的vrrp路由器，但是这多台的物理的机器并不能同时工作，而是由一台称为master的负责路由工作，其它的都是backup，master并非一成不变，vrrp让每个vrrp路由器参与竞选，最终获胜的就是master。master拥有一些特权，比如，拥有虚拟路由器的ip地址，我们的主机就是用这个ip地址作为静态路由的。拥有特权的master要负责转发发送给网关地址的包和响应arp请求。
vrrp通过竞选协议来实现虚拟路由器的功能，所有的协议报文都是通过ip多播(multicast)包(多播地址224.0.0.18)形式发送的。虚拟路由器由vrid(范围0-255)和一组ip地址组成，对外表现为一个周知的mac地址。所以，在一个虚拟路由 器中，不管谁是master，对外都是相同的mac和ip(称之为vip)。客户端主机并不需要因为master的改变而修改自己的路由配置，对客户端来说，这种主从的切换是透明的。
在一个虚拟路由器中，只有作为master的vrrp路由器会一直发送vrrp通告信息(vrrpadvertisement message)，backup不会抢占master，除非它的优先级(priority)更高。当master不可用时(backup收不到通告信息)， 多台backup中优先级最高的这台会被抢占为master。这种抢占是非常快速的(<1s)，以保证服务的连续性。由于安全性考虑，vrrp包使用了加密协议进行加密。
3.vrrp 工作流程
(1).初始化：
路由器启动时，如果路由器的优先级是255(最高优先级，路由器拥有路由器地址)，要发送vrrp通告信息，并发送广播arp信息通告路由器ip地址对应的mac地址为路由虚拟mac，设置通告信息定时器准备定时发送vrrp通告信息，转为master状态；否则进入backup状态，设置定时器检查定时检查是否收到master的通告信息。
(2).master
设置定时通告定时器；
用vrrp虚拟mac地址响应路由器ip地址的arp请求；
转发目的mac是vrrp虚拟mac的数据包；
如果是虚拟路由器ip的拥有者，将接受目的地址是虚拟路由器ip的数据包，否则丢弃；
当收到shutdown的事件时删除定时通告定时器，发送优先权级为0的通告包，转初始化状态；
如果定时通告定时器超时时，发送vrrp通告信息；
收到vrrp通告信息时，如果优先权为0，发送vrrp通告信息；否则判断数据的优先级是否高于本机，或相等而且实际ip地址大于本地实际ip，设置定时通告定时器，复位主机超时定时器，转backup状态；否则的话，丢弃该通告包；
(3).backup
设置主机超时定时器；
不能响应针对虚拟路由器ip的arp请求信息；
丢弃所有目的mac地址是虚拟路由器mac地址的数据包；
不接受目的是虚拟路由器ip的所有数据包；
当收到shutdown的事件时删除主机超时定时器，转初始化状态；
主机超时定时器超时的时候，发送vrrp通告信息，广播arp地址信息，转master状态；
收到vrrp通告信息时，如果优先权为0，表示进入master选举；否则判断数据的优先级是否高于本机，如果高的话承认master有效，复位主机超时定时器；否则的话，丢弃该通告包；
4.arp查询处理
当内部主机通过arp查询虚拟路由器ip地址对应的mac地址时，master路由器回复的mac地址为虚拟的vrrp的mac地址，而不是实际网卡的 mac地址，这样在路由器切换时让内网机器觉察不到；而在路由器重新启动时，不能主动发送本机网卡的实际mac地址。如果虚拟路由器开启的arp代理 (proxy_arp)功能，代理的arp回应也回应vrrp虚拟mac地址。
2.搭建环境
1.服务器1：10.63.0.154 安装keeplived并设置priority 优先值为100
2.服务器2：10.63.0.155 安装keeplived并设置priority 优先值为98
3.设置两台服务器对应的虚拟ip为：10.63.0.158
3.安装keepalived主节点
本次安装keepalived采用yum的模式，在服务器1上安装，主要操作步骤如下：
1.安装ipvsadm，指令：yum install ipvsadm，安装完成后，可通过指令ipvsadm –v查看版本号。
2.安装keepalived，指令：yum install keepalived，安装完成后，可通过指令keepalived –v查看版本号。
3.创建/usr/local/nginx/nginx_check.sh脚本。脚本内容如下：
#!/bin/bash#判断nginx服务是否启动，如果不存在，调用nginx启用命令，并停止2秒，若#启动失败，杀掉keepaliveda=`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 fifi设置nginx_check.sh权限，设置命令为：chmod 777 /usr/local/nginx/nginx_check.sh
4.配置keepalived节点信息，默认配置文件为/etc/keepalived/keepalived.conf。keepalived.conf配置文件如下：
! configuration file for keepalivedglobal_defs { router_id nginx_master154}vrrp_script chk_nginx { script /usr/local/nginx/nginx_check.sh interval 2 weight 20}vrrp_instance vi_1 { state master interface eth0 virtual_router_id 154 mcast_src_ip 10.63.0.154 priority 100 nopreempt advert_int 1 authentication { auth_type pass auth_pass 1111 } track_script { chk_nginx } virtual_ipaddress { 10.63.0.158 }}}配置文件关键参数说明：
router_id //定义节点名称
vrrp_script chk_nginx { script /etc/keepalived/nginx_check.sh interval 2 weight -20 } //每隔2秒中去执行/etc/keepalived/nginx_check.sh脚本一次，这项检查从开始便一直进行，interval表示间隔时间，weight -20的意思是，脚本执行当判断异常时，把10.63.0.154这个节点的优先级降低20。
state master //表示该节点角色定义为master
virtual_router_id 154 //定义虚拟的节点标识
interface eth0 //定义网卡名称 查看服务器网卡名称可通过指令：ifconfig或者ip a，如图：
以上配置文件完成后，启动nginx,启动keepalived，可测试nginx是否可被虚拟ip地址访问。启动keepalived指令：systemctl start keepalived.service，启动后可通过指令 systemctl

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