Keepalived+Nginx实现高可用Web负载均衡

高可用架构篇
Keepalived + Nginx 实现高可用 Web 负载均衡
一、场景需求(请看视频解说):

虽然实现了tomcat的高可用，可是nginx是单点的，nginx没有实现高可用

二、Keepalived 简要介绍
Keepalived 是一种高性能的服务器高可用或热备解决方案，Keepalived 可以用来防止服务器单点故障的发生，通过配合 Nginx 可以实现 web 前端服务的高可用。
Keepalived 以 VRRP 协议为实现基础，用 VRRP 协议来实现高可用性(HA)。VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)协议是用于实现路由器冗余的协议，VRRP 协议将两台或多台路由器设备虚拟成一个设备，对外提供虚拟路由器 IP(一个或多个)，而在路由器组内部，如果实际拥有这个对外 IP 的路由器如果工作正常的话就是 MASTER，或者是通过算法选举产生，MASTER 实现针对虚拟路由器 IP 的各种网络功能，如 ARP 请求，ICMP，以及数据的转发等；其他设备不拥有该虚拟 IP，状态是 BACKUP，除了接收 MASTER 的 VRRP 状态通告信息外，不执行对外的网络功能。当主机失效时，BACKUP 将接管原先MASTER 的网络功能。 VRRP 协议使用多播数据来传输VRRP 数据，VRRP 数据使用特殊的虚拟源 MAC 地址发送数据而不是自身
网卡的 MAC 地址，VRRP 运行时只有 MASTER 路由器定时发送 VRRP 通告信息，表示 MASTER 工作正常以及虚拟路由器 IP(组)，BACKUP 只接收 VRRP 数据，不发送数据，如果一定时间内没有接收到 MASTER 的通告信息，各 BACKUP 将宣告自己成为 MASTER，发送通告信息，重新进行 MASTER 选举状态。


两个nginx中都装着keepalived，提供一个虚拟ip，当一个请求通过虚拟ip访问nginx2的时候，这个时候nginx2挂了，keepalived通过检测脚本，知道niginx挂了，尝试启动，还是启动不起来的话，就将自己（keepalived）挂掉，这样这个请求就漂移到了nginx2中。

三、方案规划

VIP	IP	主机名	Nginx 端口	默认主从
192.168.1.50	192.168.1.51	edu-proxy-01	88	MASTER
	192.168.1.52	edu-proxy-02	88	BACKUP

CentOS 6.6 x64
keepalived-1.2.18.tar.gz
nginx-1.6.2.tar.gz
四、安装 Nginx
1、安装编译 Nginx 所需的依赖包

# yum install gcc gcc-c++ make automake autoconf libtool pcre pcre-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel

2、上传 Nginx(nginx-1.6.2.tar.gz)到 /usr/local/src 目录

3、编译安装 Nginx

# cd /usr/local/src/
# tar -zxvf nginx-1.6.2.tar.gz 
# cd nginx-1.6.2
# ./configure --prefix=/usr/local/nginx 
# make && make install

4、配置 Nginx

# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 
user root;
worker_processes 1;
#error_log logs/error.log; 
#error_log logs/error.log notice; 
#error_log logs/error.log info; 
#pid logs/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    #access_log  logs/access.log  main;
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;
    #gzip  on;
server {
        listen       88;
        server_name  localhost;
        #charset koi8-r;
        #access_log  logs/host.access.log  main;
        location / {
root html;
            index  index.html index.htm;
        }
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html; }
} 
}

主要修改的内容是user root; 和server {listen 88;}
修改 Nginx 欢迎首页内容（用于后面测试，用于区分两个节点的 Nginx）：

# vi /usr/local/nginx/html/index.html

192.168.1.51 中的标题加 1

<h1>Welcome to nginx! 1</h1> 

192.168.1.52 中的标题加 2

<h1>Welcome to nginx! 2</h1>

5、系统防火墙打开对应的端口 88

# vi /etc/sysconfig/iptables 
## Nginx
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 88 -j ACCEPT 
# service iptables restart

6、测试 Nginx 是否安装成功

# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok 
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

7、启动 Nginx

# /usr/local/nginx/sbin/nginx 

重启 Nginx

# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

8、设置 Nginx 开机启动

# vi /etc/rc.local

加入：

/usr/local/nginx/sbin/nginx 

9、分别访问两个 Nginx

五、安装 Keepalived （ http://www.keepalived.org/download.html ）
1、上传或下载 keepalived（keepalived-1.2.18.tar.gz）到 /usr/local/src 目录

2、解压安装

# cd /usr/local/src
# tar -zxvf keepalived-1.2.18.tar.gz 
# cd keepalived-1.2.18
# ./configure --prefix=/usr/local/keepalived 
# make && make install

3、将 keepalived 安装成Linux 系统服务：
因为没有使用 keepalived 的默认路径安装（默认是/usr/local）,安装完成之后，需要做一些工作复制默认配置文件到默认路径

# mkdir /etc/keepalived
# cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/ 

复制 keepalived 服务脚本到默认的地址

# cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/ 
# cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/ 
# ln -s /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/
# ln -s /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /sbin/ 

设置 keepalived 服务开机启动

# chkconfig keepalived on

4、修改 Keepalived 配置文件
(1) MASTER 节点配置文件（192.168.1.51）

# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
	## keepalived 自带的邮件提醒需要开启 sendmail 服务。建议用独立的监控或第三方 SMTP
	router_id edu-proxy-01 ## 标识本节点的字条串，通常为 hostname 
	//edu-proxy-01就是我们平常ssh到服务器上的时候root里面的用户名
}
## keepalived 会定时执行脚本并对脚本执行的结果进行分析，动态调整 vrrp_instance 的优先级。
如果 脚本执行结果为 0，并且 weight 配置的值大于 0，则优先级相应的增加。如果脚本执行结果非 0，
并且 weight 配置的值小于 0，则优先级相应的减少。其他情况，维持原本配置的优先级，即配置文件中
 priority 对应 的值。
vrrp_script chk_nginx {
	script "/etc/keepalived/nginx_check.sh" interval 2 ## 检测时间间隔
	weight -20 ## 如果条件成立，权重-20，即如果检测不正常，当前的权重减去二十
	//看下面有一个配置priority 100，结合着用，如果master的权重小于了从节点的权重，就说明
	//主节点不正常了，应该切花成从节点。
}
## 检测 nginx 状态的脚本路径
## 定义虚拟路由，VI_1 为虚拟路由的标示符，自己定义名称
vrrp_instance VI_1 {
	state MASTER ## 主节点为 MASTER，对应的备份节点为 BACKUP
	interface eth1 ## 绑定虚拟 IP 的网络接口，与本机 IP 地址所在的网络接口相同，我的是 eth1
	## 有的人的机器是eth0，或者eth2的自行更改，就是ifconfig例子自己IP地址的哪个
eth
	 virtual_router_id 51 ## 虚拟路由的 ID 号，两个节点设置必须一样，可选 IP 最后一段使用, 相同的 VRID 为一个组，他将决定多播的 MAC 地址
	 ## 这个ip好就是本机ip的最后一段，如192.168.1.51就是51
	mcast_src_ip 192.168.1.51 ## 本机 IP 地址
	priority 100 ## 节点优先级，值范围 0-254，MASTER 要比 BACKUP 高 nopreempt
	## 优先级高
	的设置 nopreempt 解决异常恢复后再次抢占的问题 advert_int 1 ## 组播信息发送间隔，两个节点设
	置必须一样，默认 1s ## 设置验证信息，两个节点必须一致
	authentication {
	//默认的类型和密码，自己可以修改
	        auth_type PASS
			auth_pass 1111 ## 真实生产，按需求对应该过来
	}
	## 将 track_script 块加入 instance 配置块
	track_script {
	//就是上面第一的chk_nginx
	chk_nginx ## 执行 Nginx 监控的服务
	}
	## 虚拟 IP 池, 两个节点设置必须一样
	virtual_ipaddress {
	192.168.1.50 ## 虚拟 ip，可以定义多个
	} 
}

(2)BACKUP 节点配置文件（192.168.1.52）:

# vi /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
   router_id edu-proxy-02
}
vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
    interval 2
    weight -20
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth1
    virtual_router_id 51
    mcast_src_ip 192.168.1.52
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
        chk_nginx
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.50
    }
}

**
对比两个conf文件发现
state 不同
virtual_router_id 相同
macast_src_ip 不同
priority 权重主节点高于从节点
主节点有nopreempt ，防止再次抢占
剩下的都是一样的。

**

5、编写 Nginx 状态检测脚本 /etc/keepalived/nginx_check.sh (已在keepalived.conf 中配置)
脚本要求：如果 nginx 停止运行，尝试启动，如果无法启动则杀死本机的 keepalived 进程，keepalied 将虚拟 ip 绑定到 BACKUP 机器上。内容如下：

# vi /etc/keepalived/nginx_check.sh #!/bin/bash
//查看是否有nginx这个服务
A=`ps -C nginx –no-header |wc -l`
//如果没有的话
if [ $A -eq 0 ];then
//尝试启动
    /usr/local/nginx/sbin/nginx
    //因为不可能马上就启动成功，所以睡两秒，再进行下面的判断
    sleep 2
    //如果再次判断nginx是否正常启动
    if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
    //将当前节点杀掉，让备份的节点成为主节点
        killall keepalived
    fi
fi

两个nginx中都装着keepalived，提供一个虚拟ip，当一个请求通过虚拟ip访问nginx2的时候，这个时候nginx2挂了，keepalived通过检测脚本，知道niginx挂了，尝试启动，还是启动不起来的话，就将自己（keepalived）挂掉，这样这个请求就漂移到了nginx2中。
保存后，给脚本赋执行权限:

# chmod +x /etc/keepalived/nginx_check.sh

6、启动 Keepalived

# service keepalived start 
Starting keepalived: [ OK ]

启动之后运行命令

ip a
eth1 ：
	inet 192.168.1.52
	inet 192.168.1.50

发现两遍都多了一个50

如果 执行

service keepalived stop

发现50又没有了，说明50是keepalived虚拟创建出来的。

7、Keepalived+Nginx 的高可用测试
(1)关闭 192.168.1.51 中的Nginx，Keepalived 会将它重新启动

# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop

因为上面的检测脚本中，如果nginx挂掉，会自动重启，所以关不掉。

(2)关闭 192.168.1.51 中的Keepalived，VIP 会切换到 192.168.1.52 中

关闭之前访问

发现是访问的nginx1

# service keepalived stop

Keepalived 停止后，该节点的网络接口中的 VIP 将消失查看此时 VIP 对应的MAC，Windows 下使用CMD 命令查看：

50 和 52 的动态ip相同都是4e
说明此时 VIP 已经漂移到物理主机 192.168.1.52 上了

再通过 VIP 来访问Nginx 集群，访问到的也是 192.168.1.52

将nginx中的配置文件 http节点注释掉，使得其不能重新启动，然后将nginx kill 掉，之后发现keepalived的检测脚本无法将niginx重启，所以就将自己（keepalived）杀掉，最后发现杀掉之后，访问的请求从nginx1漂流到了nginx2

(3)重新启动 192.168.1.51 中的 Keepalived，VIP 又会切回到 192.168.1.51 中来

# service keepalived start

查看虚拟 IP 状态

# ip add

Keepalived 启动后，网络接口上又会创建出 VIP 192.168.1.50

Keepalived 服务管理命令：

停止：service keepalived stop 
启动：service keepalived start
重 启 ：service keepalived restart 
查看状态：service keepalived status

其他参考资料：
keepalived 之vrrp_script 总结：http://my.oschina.net/hncscwc/blog/158746
keepalived 双机热备实现故障时发送邮件通知：http://www.2cto.com/os/201407/317795.html
基于 keepalived 实现 VIP 转移，lvs，nginx 的高可用：http://www.tuicool.com/articles/eu26Vz