keepalived+nginx实现网站高可用性
作者：hmb↑
一、keepalive简介
目前互联网主流的实现WEB网站及数据库服务高可用软件包括：
keepalived、heartbeat等。Heartbeat是比较早期的实现高可用软件，而keepalived是目前轻量级的管理方便、易用的高可用软件解决方案，得到互联网公司IT人的青睐。Keepalived是一个类似于工作在layer 3, 4 & 7交换机制的软件，Keepalived软件有两种功能，分别是健康检查、VRRP冗余协议，keepalived是模块化设计，不同模块负责不同的功能。
Keepalived的
作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器、Mysql服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到后，会将有故障的web服务器或者Mysql服务器从系统中剔除，当服务器工作正常后Keepalived自动将web、Mysql服务器加入到服务器群中。
keepalived + nginx 实现双机主备高可用：
在使用 Nginx 实现双机主备高可用（HA）架构时，结合 Keepalive，可以有效地提高系统的可靠性和可用性。以下是实现这一架构的基本步骤和要点：
架构概述
主备节点：有两台 Nginx 服务器，一台作为主节点，另一台作为备节点。当主节点出现故障时，流量会自动切换到备节点。
Keepalived：通过 Keepalived 机制维持主备节点之间的心跳检测，确保在主节点故障时能够及时切换。
二、实现步骤
1. 环境准备
确保两台 Nginx 服务器已经安装并配置好，并且网络可以互通。
2. 安装 Keepalived
在两台服务器上安装 Keepalived，Keepalived 是一种用于实现高可用性的工具，能够通过 VRRP 协议管理主备节点的 IP 地址。
1、下载链接: https://www.keepalived.org/download.html
2、上传后，进行解压
tar -zxvf keepalived-2.0.20.tar.gz
3、先进入Keepalived目录，然后输入配置命令进行配置(--prefix：指明Keepalived的安装位置，--sysconf：指明Keepalived配置文件存放位置，必须放在/etc下面，为了后续Keepalived启动关闭不报错)
cd keepalived-2.0.20
./configure --prefix=/usr/local/keepalived --sysconf=/etc
如果出现了下面的错误，运行
yum -y install libnl libnl-devel yum -y install openssl-devel
4、编译和安装
make && make install
3. 配置 Keepalived 双机主备集群架构
在主节点和备节点上配置 Keepalived。
1、建立check_nginx脚本（/etc/keepalived/check_nginx.sh）如上配置还需要建立check_nginx脚本，用于检查本地Nginx是否存活，如果不存活，则kill keepalived实现切换。其中check_nginx.sh脚本内容如下
#!/bin/bash
killall -0 /usr/local/nginx/sbin/nginx
if [[ $? -ne 0 ]]; then
service keepalived stop
exit 1
else
exit 0
fi
添加可操作权限
chmod +x check_nginx.sh
2、主节点配置（/etc/keepalived/keepalived.conf）：
global_defs {
#路由id：当前安装keepalived节点主机的标识符，全局唯一
router_id keep_129
}
vrrp_script check_nginx_alive {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
#每隔2秒运行上一行的脚本
interval 2
#权重
weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
# 表示的状态，当前的129服务器为nginx的主节点，MASTER/BACKUP
state MASTER
# 当前实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致
virtual_router_id 51
# 优先级/权重，谁的优先级高，在MASTER挂掉以后，就能成为MASTER
priority 100
# 主备之间同步检查的时间间隔，默认1s
advert_int 1
# 认证授权的密码，防止非法节点的进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
track_script {
# 追踪 nginx脚本
check_nginx_alive
}
virtual_ipaddress {
192.168.121.120
}
}
3、备节点配置（/etc/keepalived/keepalived.conf）：
global_defs {
#路由id：当前安装keepalived节点主机的标识符，全局唯一
router_id keep_128
}
vrrp_instance VI_1 {
# 表示的状态，当前的128服务器为nginx的主节点，MASTER/BACKUP
state BACKUP
# 当前实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致
virtual_router_id 51
# 优先级/权重，谁的优先级高，在MASTER挂掉以后，就能成为MASTER
priority 80
# 主备之间同步检查的时间间隔，默认1s
advert_int 1
# 认证授权的密码，防止非法节点的进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
virtual_ipaddress {
192.168.121.120
}
}
4. 配置 Nginx
在两台 Nginx 上配置相同的站点，以确保在主节点故障时备节点可以无缝接管。
示例 Nginx 配置（/etc/nginx/nginx.conf）：
http {
upstream backend {
server 127.0.0.1:8080; # 假设应用运行在本地的8080端口
}
server {
listen 80;
server_name example.com;
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
}
访问原ip
5. 启动Keepalived
cd /usr/local/keepalived/sbin/ # 启动命令 ./keepalived systemctl start keepalived.service systemctl status keepalived.service # 查看状态，可查看是否有问题
6. 测试高可用性
- 确保主节点正常工作，访问虚拟 IP 地址（192.168.121.120）。
- 停止主节点上的 Nginx， Keepalived会自动停止，检查流量是否自动切换到备节点。
- 重新启动主节点，确认其恢复后是否接管虚拟 IP 地址。
- 虚拟ip要跟你是同一个网段的，可以访问的，虚拟ip其实也是ip，只是没有设备
访问虚拟ip 192.168.121.120
7. 配置keepalived 双主热备集群架构
Nginx+keepalived主备模式，始终存在一台服务器处于空闲状态，如何更好的把两台服务器利用起来呢，可以借助Nginx+keepalived双主架构来实现，如图23-2所示，将架构改成双主架构，也即同时两台对外两个VIP地址，同时接收用户的请求。
1、192.168.2.128的keepalived.conf配置文件代码：
global_defs {
#路由id：当前安装keepalived节点主机的标识符，全局唯一
router_id keep_128
}
vrrp_instance VI_1 {
# 表示的状态，当前的128服务器为nginx的主节点，MASTER/BACKUP
state MASTER
# 当前实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致
virtual_router_id 51
# 优先级/权重，谁的优先级高，在MASTER挂掉以后，就能成为MASTER
priority 100
# 主备之间同步检查的时间间隔，默认1s
advert_int 1
# 认证授权的密码，防止非法节点的进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.2.120
}
}
vrrp_instance VI_2 {
# 表示的状态，当前的128服务器为nginx的主节点，MASTER/BACKUP
state BACKUP
# 当前实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致
virtual_router_id 52
# 优先级/权重，谁的优先级高，在MASTER挂掉以后，就能成为MASTER
priority 80
# 主备之间同步检查的时间间隔，默认1s
advert_int 1
# 认证授权的密码，防止非法节点的进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.2.121
}
}
2、192.168.2.129的keepalived.conf配置文件代码：
! Configuration File for keepalived
global_defs {
#路由id：当前安装keepalived节点主机的标识符，全局唯一
router_id keep_129
}
vrrp_instance VI_1 {
# 表示的状态，当前的129服务器为nginx的主节点，MASTER/BACKUP
state BACKUP
# 当前实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致
virtual_router_id 51
# 优先级/权重，谁的优先级高，在MASTER挂掉以后，就能成为MASTER
priority 80
# 主备之间同步检查的时间间隔，默认1s
advert_int 1
# 认证授权的密码，防止非法节点的进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.2.120
}
}
vrrp_instance VI_2 {
# 表示的状态，当前的129服务器为nginx的主节点，MASTER/BACKUP
state MASTER
# 当前实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致
virtual_router_id 52
# 优先级/权重，谁的优先级高，在MASTER挂掉以后，就能成为MASTER
priority 100
# 主备之间同步检查的时间间隔，默认1s
advert_int 1
# 认证授权的密码，防止非法节点的进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.2.121
}
}
注意点：
- Keepalived主配置文件必须设置不同的VRRP名称，同时优先级和VIP设置也各不相同；
- Nginx网站总访问量为两台Nginx服务器之和，可以写脚本自动统计访问量；
- 两台Nginx为Master，存在两个VIP地址，用户从外网访问VIP，
需配置域名映射到两个VIP上方。 - 通过外网DNS映射不同VIP的方法也称为DNS负载均衡模式；
三、虚拟ip
虚拟 IP 和真实 IP 之间的区别主要在于它们的用途和管理方式：
真实 IP
- 定义：真实 IP 是指分配给设备的唯一的、可在互联网或局域网中直接访问的 IP 地址。
- 特性：
- 每个真实 IP 地址在网络中都是唯一的。
- 真实 IP 可以直接与设备通信，比如访问某台服务器。
- 真实 IP 地址通常由互联网服务提供商（ISP）分配。
虚拟 IP
- 定义：虚拟 IP 是一个逻辑 IP 地址，它并不直接分配给某个特定的设备，而是可以在多个设备之间共享。
- 特性：
- 虚拟 IP 常用于高可用性和负载均衡，允许多个服务器通过一个共同的 IP 地址对外提供服务。
- 虚拟 IP 可以在不同的物理服务器之间动态切换，以实现故障转移。
- 虚拟 IP 通常与网络协议（如 VRRP、CARP）结合使用，管理虚拟 IP 的分配和切换。
应用场景
- 真实 IP：适用于需要被直接访问的服务器或设备，如网页服务器、数据库服务器等。
- 虚拟 IP：常用于负载均衡器、集群环境和高可用性设置，确保即使某台服务器故障，服务仍然可用。
总结真实 IP 是指设备的实际地址，而虚拟 IP 是用于在多个设备之间实现共享和故障转移的逻辑地址。
虚拟 IP 地址并不是可以随便设定的，设定虚拟 IP 时需要遵循一些原则和规定：
- IP 地址范围
- 虚拟 IP 应该在你的网络地址范围内，避免与已有的真实 IP 地址冲突。
- 网络配置
- 在设置虚拟 IP 时，需要确保网络设备（如路由器、交换机、负载均衡器）支持虚拟 IP 的配置。
- 使用协议
- 配置虚拟 IP 通常需要使用特定的网络协议（如 VRRP、CARP 等）来管理和切换虚拟 IP 的所有权。
- 环境一致性
- 在多台服务器上使用虚拟 IP 时，确保它们在同一个子网内，并且配置相同的网络参数，以确保正常通信。
- 避免冲突
- 虚拟 IP 必须确保在整个网络中唯一，避免与其他设备或服务的 IP 地址发生冲突。
结论
虽然技术上可以在网络中设置虚拟 IP，但实际操作时需要遵循上述原则，以确保网络的正常运行和稳定性。如果不小心设置了不合适的虚拟 IP，可能会导致网络问题。
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