LVS+KeepAlived+Nginx高可用实现方案
内容导读
互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了LVS+KeepAlived+Nginx高可用实现方案，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含14586字，纯文字阅读大概需要21分钟。
内容图文
概念
LVS
- 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自由软件项目之一。
- 宗旨
- 使用集群技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器.
- 很好的可伸缩性（Scalability）
- 很好的可靠性（Reliability）
- 很好的可管理性（Manageability）。
可伸缩网络服务的几种结构，它们都需要一个前端的负载调度器（或者多个进行主从备份）。我们先分析实现虚拟网络服务的主要技术，指出IP负载均衡技术是在负载调度器的实现技术中效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中，主要有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极大地提高系统的伸缩性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术。其他
更多其他特点请参考百度百科-Lvs
KeepAlived
- 什么是keepAlived
keepalived是一个类似于layer3, 4 & 5交换机制的软件，也就是我们平时说的第3层、第4层和第5层交换。Keepalived是自动完成，不需人工干涉。 - 简介
Keepalived的作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。 - 工作原理
Layer3,4,5工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层,原理分别如下：- Layer3：Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除，这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机。Layer3的方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。
- Layer4:如果您理解了Layer3的方式，Layer4就容易了。Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。
- Layer5：Layer5对指定的URL执行HTTP GET。然后使用MD5算法对HTTP GET结果进行求和。如果这个总数与预期值不符，那么测试是错误的，服务器将从服务器池中移除。该模块对同一服务实施多URL获取检查。如果您使用承载多个应用程序服务器的服务器，则此功能很有用。此功能使您能够检查应用程序服务器是否正常工作。MD5摘要是使用genhash实用程序（包含在keepalived软件包中）生成的。
SSL_GET与HTTP_GET相同，但使用SSL连接到远程Web服务器。
MISC_CHECK：此检查允许用户定义的脚本作为运行状况检查程序运行。结果必须是0或1.该脚本在导演盒上运行，这是测试内部应用程序的理想方式。可以使用完整路径（即/path_to_script/script.sh）调用可以不带参数运行的脚本。那些需要参数的需要用双引号括起来（即“/path_to_script/script.sh arg 1 ... arg n”）
- 作用
主要用作RealServer的健康状态检查以及LoadBalance主机和BackUP主机之间failover的实现。
高可用web架构:LVS+keepalived+nginx+apache+php+eaccelerator（+nfs可选 可不选）
为什么要使用
当我们的服务器意外挂了之后，我们要怎么做？
当然是找一台新的机器，替代现有的机器，然后做新的环境部署，端口映射，域名解析等等一系列的工作，再将服务重新启动；但是如果这一系列的操作都是手动完成的，那么等你把这些工作搞好，可能服务已经停止个把小时了，这会儿估计运营早就提着菜刀架在你脖子上了；
但是如果使用了KeepAlived之后，然后提前将备用机准备好，当主的机器挂掉之后，自动将VIP给你切换到备用机，并且以邮件的形式告诉你说主服务已经挂了，你得赶紧恢复起来；这时候你就可以慢慢的去找主服务的问题，这时候并不会影响到你的正常业务运行。
准备
虚拟机(CentOS 7)
准备了4台虚拟机，用于测试主机 ip 作用 主机1 192.168.1.128 Keepalived Master 主机2 192.168.1.129 Keepalived Backup 主机3 192.168.1.130 Nginx1 主机4 192.168.1.131 Nginx2 无 192.168.1.200 虚拟IP（VIP） 虚拟机搭建可参考: 基于VirtualBox搭建Linux(CentOS 7)虚拟机环境（学习必备技能） https://blog.51cto.com/u_13640989/2750246
基本架设示意图
安装源文件
keepalived-2.0.10 下载
软件安装
在192.168.1.128及192.168.1.129上安装keepalived
在192.168.1.130及192.168.1.131上安装nginx
KeepAlived 安装
- 基础软件安装
yum install -y gccyum install -y openssl-develyum install -y libnl libnl-develyum install -y libnfnetlink-develyum install -y net-toolsyum install -y vim wget
源码安装
- 将以上下载的2.0.10的版本拷贝至/use/local/src下
- 安装
- 常见问题
error while loading shared libraries: libcrypto.so.1.1: cannot open shared object file: No such file or directory
解决方式:
ln -s /usr/local/lib64/libssl.so.1.1 /usr/lib64/libssl.so.1.1
ln -s /usr/local/lib64/libcrypto.so.1.1 /usr/lib64/libcrypto.so.1.1 - 常见错误1
!!! OpenSSL is not properly installed on your system. !!!
!!! Can not include OpenSSL headers files. !!!
解决方法:
yum -y install openssl-devel - 常见错误2
this build will not support IPVS with IPv6. Please install libnl/libnl-3 dev libraries to support IPv6 with IPVS.(此版本不支持使用IPv6的IPVS。 请安装libnl / libnl-3 dev库以支持带IPVS的IPv6。)
解决方法:
yum -y install libnl libnl-devel - 常见问题三
configure: error: libnfnetlink headers missing
解决方法:
yum install -y libnfnetlink-devel 解压编译、安装
cd /use/local/src tar -zxvf keepalived-2.0.10.tar.gz mv keepalived-2.0.10 ../keepalived cd /use/local/keepalived/ ./configure make && make install
keepalived配置
将keepalived配置文件拷贝到etc/keepalived下mkdir /etc/keepalived cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/
开机启动项
把 keepalived的启动文件复制到init.d下，加入开机启动项cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/
将keepalived文件拷贝到etc下
cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
把keepalived加入系统命令目录
cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/
- 常见问题
yum安装
这里的教程使用的上面的源码安装
yum install -y keepalived
服务启动、重启、关闭
这里只是测试服务是否能正常启动，后续还需要更改keepalived的配置之后才能正常的使用
启动
/etc/init.d/keepalived start
重启
/etc/init.d/keepalived restart
启动
/etc/init.d/keepalived stop
安装ipvsadm
用于查看lvs转发及代理情况的工具
只需要在192.168.1.128及192.168.1.129上安装即可
yum install ipvsadm -y
nginx安装
只需要在192.168.1.130及192.168.1.131上安装nginx即可
请参考基于CentOS 7 web服务环境搭建 中nginx的安装部分
防火墙(iptables)
停用firewalld
systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld.service systemctl mask firewalld.service
安装iptables防火墙
#查看iptables相关的安装包 yum list iptables* #安装 yum install -y iptables-services
防火墙配置(方式一)
- 编辑防火墙，增加端口
keepalived服务器下的配置
192.168.1.128和192.168.1.129下的添加以下配置
vi /etc/sysconfig/iptables#允许vrrp多播心跳(如果防火墙开启，这里不配置这个，就会出现裂脑) -A INPUT -p vrrp -j ACCEPT #开启80端口的访问(如果防火墙开启，不配置这个，vip的80端口将无法正常访问) -I INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
nginx服务器下配置
192.168.1.130和192.168.1.131下的添加以下配置
vi /etc/sysconfig/iptables#nginx默认监听的80端口 这里直接开启80端口的外网访问(不开启外网将无法正常反问对应服务器的nginx) -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 80 -j ACCEPT
重启防火墙
systemctl restart iptables.service
防火墙配置(方式二)
直接关闭所有防火墙，这种方式仅仅用于测试；不推荐用于实际项目
systemctl stop iptables.service
配置nginx服务器(>>这里很重要!很重要!很重要！！！<<)
以下操作需要在角色为Web服务器的两台中进行
即192.168.1.130和192.168.1.131这两台服务器上配置即可
启动nginx服务
确保nginx已经正常运行了ps -ef|grep nginx
编辑realserver脚本文件两台机器都要搞
进入init文件夹
cd /etc/init.d/编辑脚本
vim realserver
添加以下脚本#虚拟的vip 根据自己的实际情况定义 SNS_VIP=192.168.1.200 /etc/rc.d/init.d/functions case "$1" in start) ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP /sbin/route add -host $SNS_VIP dev lo:0 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce sysctl -p >/dev/null 2>&1 echo "RealServer Start OK" ;; stop) ifconfig lo:0 down route del $SNS_VIP >/dev/null 2>&1 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce echo "RealServer Stoped" ;; *) echo "Usage: $0 {start|stop}" exit 1 esac exit 0保存并设置脚本的执行权限
chmod 755 /etc/init.d/realserver // 因为realserver脚本中用到了/etc/rc.d/init.d/functions，所以一并设置权限 chmod 755 /etc/rc.d/init.d/functions
执行脚本
service realserver start
查看执行结果
ip a
如果看到以下效果，说明脚本已经执行成功了
最后关键一步，配置keepalived
配置MASTER
进入192.168.1.128服务器
cd /etc/keepalived #备份默认的keepalived配置 mv keepalived.conf keepalived-back.conf vim keepalived.conf
添加以下配置:
global_defs { notification_email { edisonchou@hotmail.com } notification_email_from sns-lvs@gmail.com smtp_server 192.168.80.1 smtp_connection_timeout 30 router_id LVS_DEVEL # 设置lvs的id，在一个网络内应该是唯一的 } vrrp_instance VI_1 { state MASTER #指定Keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备 记得大写 interface eno16777736 #网卡id 不同的电脑网卡id会有区别 可以使用:ip a查看 virtual_router_id 51 #虚拟路由编号，主备要一致 priority 100 #定义优先级，数字越大，优先级越高，主DR必须大于备用DR advert_int 1 #检查间隔，默认为1s authentication { #这里配置的密码最多为8位，主备要一致，否则无法正常通讯 auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.200 #定义虚拟IP(VIP)为192.168.1.200，可多设，每行一个 } } # 定义对外提供服务的LVS的VIP以及port virtual_server 192.168.1.200 80 { delay_loop 6 # 设置健康检查时间，单位是秒 lb_algo rr # 设置负载调度的算法为wlc lb_kind DR # 设置LVS实现负载的机制，有NAT、TUN、DR三个模式 nat_mask 255.255.255.0 persistence_timeout 0 protocol TCP real_server 192.168.1.130 80 { # 指定real server1的IP地址 weight 3 # 配置节点权值，数字越大权重越高 TCP_CHECK { connect_timeout 10 nb_get_retry 3 delay_before_retry 3 connect_port 80 } } real_server 192.168.1.131 80 { # 指定real server2的IP地址 weight 3 # 配置节点权值，数字越大权重越高 TCP_CHECK { connect_timeout 10 nb_get_retry 3 delay_before_retry 3 connect_port 80 } } }
配置BACKUP
进入192.168.1.129服务器
cd /etc/keepalived #备份默认的keepalived配置 mv keepalived.conf keepalived-back.conf vim keepalived.conf
添加以下配置:
global_defs { notification_email { edisonchou@hotmail.com } notification_email_from sns-lvs@gmail.com smtp_server 192.168.80.1 smtp_connection_timeout 30 router_id LVS_DEVEL # 设置lvs的id，在一个网络内应该是唯一的 } vrrp_instance VI_1 { state BACKUP #指定Keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备 记得大写 interface eno16777736 #网卡id 不同的电脑网卡id会有区别 可以使用:ip a查看 virtual_router_id 51 #虚拟路由编号，主备要一致 priority 50 #定义优先级，数字越大，优先级越高，主DR必须大于备用DR advert_int 1 #检查间隔，默认为1s authentication { #这里配置的密码最多为8位，主备要一致，否则无法正常通讯 auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.1.200 #定义虚拟IP(VIP)为192.168.1.200，可多设，每行一个 } } # 定义对外提供服务的LVS的VIP以及port virtual_server 192.168.1.200 80 { delay_loop 6 # 设置健康检查时间，单位是秒 lb_algo rr # 设置负载调度的算法为wlc lb_kind DR # 设置LVS实现负载的机制，有NAT、TUN、DR三个模式 nat_mask 255.255.255.0 persistence_timeout 0 protocol TCP real_server 192.168.1.130 80 { # 指定real server1的IP地址 weight 3 # 配置节点权值，数字越大权重越高 TCP_CHECK { connect_timeout 10 nb_get_retry 3 delay_before_retry 3 connect_port 80 } } real_server 192.168.1.131 80 { # 指定real server2的IP地址 weight 3 # 配置节点权值，数字越大权重越高 TCP_CHECK { connect_timeout 10 nb_get_retry 3 delay_before_retry 3 connect_port 80 } } }
配置注意项
- router_id
后面跟的自定义的ID在同一个网络下是一致的 - state
state后跟的MASTER和BACKUP必须是大写；否则会造成配置无法生效的问题 - interface
网卡ID；这个值不能完全拷贝我的配置，要根据自己的实际情况来看，可以使用以下方式查询
ip a
- priority
主备优先级
MASTER中配置的priority必须比BACKUP大；差值最好>=50 - authentication
主备之间的认证方式
一般使用PASS即可；主备的配置必须一致；否则无法通讯，会导致裂脑；密码不能大于8位 - virtual_ipaddress
配置的VIP；允许配置多个
启动keepalived
在192.168.1.128和192.168.1.129下分别执行以下指令启动keepalived
/etc/init.d/keepalived start
检查主keepalived 启动后的配置情况
ip a // 如果网卡下出现192.168.1.200（VIP）说明主已经启动成功
检查备keepalived 启动后的配置情况
ip a ··· 备服务器的网卡下**没有出现**192.168.1.200（VIP）的ip，说明备服务正常 **注:如果这里也出现了VIP，那么说明裂脑了，需要检查防火墙是否配置正确；是否允许了vrrp的多播通讯** 
LVS管理工具-ipvsadm
安装
yum install ipvsadm -y
查看统计
查看当前配置的虚拟服务和各个RS的权重
ipvsadm -Ln
查看当前ipvs模块中记录的连接（可用于观察转发情况）
ipvsadm -lnc
查看ipvs模块的转发情况统计
ipvsadm -Ln --stats | --rate
lvs超时配置
查看lvs的超时时间
ipvsadm -L --timeout
优化连接超时时间
ipvsadm --set 1 10 300
这里的TCP的连接超时时间最好和keepalived中的persistence_timeout超时时间保持一致；persistence_timeout的超时时间表示指定时间内，同ip的请求会转发到同一个服务；更多ipvsadm的操作请参考以下文章
LVS管理工具--ipvsadm
测试
正常代理转发
使用我linux虚拟机的windows宿主机进行测试
测试vip
ping 192.168.1.200
测试vip监听的端口
telnet 192.168.1.200 80
请求虚拟IP查看转发的服务
KeepAlived高可用测试
停掉主keepalived
/etc/init.d/keepalived stop
vip漂移至备服务器
此时网页访问:192.168.1.200依然能够正常访问；却分发依然正常重启主keepalived
主服务恢复之后；vip又会自动漂移回主服务
LVS监控真实服务测试
查看最新的虚拟ip对应的RealServer的情况
ipvsadm -l
可以看出192.168.1.130和192.168.1.131两台正式服务都还在测试停掉192.168.1.130
再次查看虚拟ip对应的RealServer的情况
可以看出192.168.1.130这台已经挂掉的服务器已经被移除了测试访问虚拟ip
所有的访问都只会转发到131的真实服务器恢复192.168.1.130
lvs又会自动监控并加入192.168.1.130
常见问题
- 裂脑
主备keepalived服务器同时出现了VIP；导致vip无法正常使用
常见原因为防火墙配置所致导致多播心跳失败 - vip能ping通，但是vip监听的端口不通
- 第一个原因:nginx1和nginx2两台服务器的服务没有正常启动
- 第二个原因:请参考上面Nginx服务器那一大项中所说的配置，可能没有配置好
- vip ping不通
核对是否出现裂脑
核对keepalived的配置是否正确
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的LVS+KeepAlived+Nginx高可用实现方案全部内容，希望文章能够帮你解决LVS+KeepAlived+Nginx高可用实现方案所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
内容备注
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