內部OA系統：Nginx+Keepalived實現站點高可用
公司內部 OA 系統要做線上高可用，避免單點故障，所以計劃使用2臺虛擬機通過 Keepalived 工具來實現 nginx 的高可用（High Avaiability），達到一臺nginx入口服務器宕機，另一臺備機自動接管服務的效果。（nginx做反向代理，實現后端應用服務器的負載均衡）快速搭建請直接跳至 第2節。
1. Keepalived介紹
Keepalived是一個基于VRRP協議來實現的服務高可用方案，可以利用其來避免IP單點故障，類似的工具還有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不會單獨出現，而是與其它負載均衡技術（如lvs、haproxy、nginx）一起工作來達到集群的高可用。
1.1 VRRP協議
VRRP全稱 Virtual Router Redundancy Protocol，即 虛擬路由冗余協議。可以認為它是實現路由器高可用的容錯協議，即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組(Router Group)，這個組里面有一個master和多個backup，但在外界看來就像一臺一樣，構成虛擬路由器，擁有一個虛擬IP（vip，也就是路由器所在局域網內其他機器的默認路由），占有這個IP的master實際負責ARP相應和轉發IP數據包，組中的其它路由器作為備份的角色處于待命狀態。master會發組播消息，當backup在超時時間內收不到vrrp包時就認為master宕掉了，這時就需要根據VRRP的優先級來選舉一個backup當master，保證路由器的高可用。
在VRRP協議實現里，虛擬路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作為虛擬MAC地址，XX就是唯一的 VRID （Virtual Router IDentifier），這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播IP地址 224.0.0.18 來定時發送通告消息。每個Router都有一個 1-255 之間的優先級別，級別***的（highest priority）將成為主控（master）路由器。通過降低master的優先權可以讓處于backup狀態的路由器搶占（pro-empt）主路由器的狀態，兩個backup優先級相同的IP地址較大者為master，接管虛擬IP。
與heartbeat/corosync等比較
直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm ：
Heartbeat、Corosync、Keepalived這三個集群組件我們到底選哪個好，首先我想說明的是，Heartbeat、Corosync是屬于同一類型，Keepalived與Heartbeat、Corosync，根本不是同一類型的。Keepalived使用的vrrp協議方式，虛擬路由冗余協議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP)；Heartbeat或Corosync是基于主機或網絡服務的高可用方式；簡單的說就是，Keepalived的目的是模擬路由器的高可用，Heartbeat或Corosync的目的是實現Service的高可用。
所以一般Keepalived是實現前端高可用，常用的前端高可用的組合有，就是我們常見的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是實現服務的高可用，常見的組合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 實現Web服務器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 實現MySQL服務器的高可用。總結一下，Keepalived中實現輕量級的高可用，一般用于前端高可用，且不需要共享存儲，一般常用于兩個節點的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用于服務的高可用，且需要共享存儲，一般用于多節點的高可用。這個問題我們說明白了。
又有博友會問了，那heartbaet與corosync我們又應該選擇哪個好啊，我想說我們一般用corosync，因為corosync的運行機制更優于heartbeat，就連從heartbeat分離出來的pacemaker都說在以后的開發當中更傾向于corosync，所以現在corosync+pacemaker是***組合。
1.2 Keepalived + nginx
keepalived可以認為是VRRP協議在Linux上的實現，主要有三個模塊，分別是core、check和vrrp。core模塊為keepalived的核心，負責主進程的啟動、維護以及全局配置文件的加載和解析。check負責健康檢查，包括常見的各種檢查方式。vrrp模塊是來實現VRRP協議的。本文基于如下的拓撲圖：
+-------------+| uplink |+-------------+|+MASTER keep|alived BACKUP172.29.88.224 172.29.88.222 172.29.88.225+-------------+ +-------------+ +-------------+| nginx01 |----| virtualIP |----| nginx02 |+-------------+ +-------------+ +-------------+|+------------------+------------------+| | |+-------------+ +-------------+ +-------------+| web01 | | web02 | | web03 |+-------------+ +-------------+ +-------------+
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2. keepalived實現nginx高可用
2.1 安裝
我的環境是CentOS 6.2 X86_64，直接通過yum方式安裝最簡單：
# yum install -y keepalived# keepalived -vKeepalived v1.2.13 (03/19,2015)
2.2 nginx監控腳本
該腳本檢測ngnix的運行狀態，并在nginx進程不存在時嘗試重新啟動ngnix，如果啟動失敗則停止keepalived，準備讓其它機器接管。
/etc/keepalived/check_nginx.sh ：
#!/bin/bashcounter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)if [ "${counter}" = "0" ]; then/usr/local/bin/nginxsleep 2counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)if [ "${counter}" = "0" ]; then/etc/init.d/keepalived stopfifi
你也可以根據自己的業務需求，總結出在什么情形下關閉keepalived，如 curl 主頁連續2個5s沒有響應則切換：
#!/bin/bash# curl -IL http://localhost/member/login.htm# curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htmcount = 0for (( k=0; k<2; k++ ))docheck_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost/login.html -o /dev/null )if [ "$check_code" != "200" ]; thencount = count +1continueelsecount = 0breakfidoneif [ "$count" != "0" ]; then# /etc/init.d/keepalived stopexit 1elseexit 0fi
2.3 keepalived.conf
! Configuration File for keepalivedglobal_defs {notification_email {zhouxiao@example.comitsection@example.com}notification_email_from itsection@example.comsmtp_server mail.example.comsmtp_connect_timeout 30router_id LVS_DEVEL}vrrp_script chk_nginx {# script "killall -0 nginx"script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"interval 2weight -5fall 3rise 2}vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface eth0mcast_src_ip 172.29.88.224virtual_router_id 51priority 101advert_int 2authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {172.29.88.222}track_script {chk_nginx}}
在其它備機BACKUP上，只需要改變 state MASTER -> state BACKUP，priority 101 -> priority 100，mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225即可。
service keepalived restart
2.4 配置選項說明
global_defs
notification_email： keepalived在發生諸如切換操作時需要發送email通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是郵件服務器地址。也可以通過其它方式報警，畢竟郵件不是實時通知的。router_id： 機器標識，通常可設為hostname。故障發生時，郵件通知會用到
vrrp_instance
state： 指定instance(Initial)的初始狀態，就是說在配置好后，這臺服務器的初始狀態就是這里指定的，但這里指定的不算，還是得要通過競選通過優先級來確定。如果這里設置為MASTER，但如若他的優先級不及另外一臺，那么這臺在發送通告時，會發送自己的優先級，另外一臺發現優先級不如自己的高，那么他會就回搶占為MASTERinterface： 實例綁定的網卡，因為在配置虛擬IP的時候必須是在已有的網卡上添加的mcast_src_ip： 發送多播數據包時的源IP地址，這里注意了，這里實際上就是在那個地址上發送VRRP通告，這個非常重要，一定要選擇穩定的網卡端口來發送，這里相當于heartbeat的心跳端口，如果沒有設置那么就用默認的綁定的網卡的IP，也就是interface指定的IP地址virtual_router_id： 這里設置VRID，這里非常重要，相同的VRID為一個組，他將決定多播的MAC地址priority： 設置本節點的優先級，優先級高的為masteradvert_int： 檢查間隔，默認為1秒。這就是VRRP的定時器，MASTER每隔這樣一個時間間隔，就會發送一個advertisement報文以通知組內其他路由器自己工作正常authentication： 定義認證方式和密碼，主從必須一樣virtual_ipaddress： 這里設置的就是VIP，也就是虛擬IP地址，他隨著state的變化而增加刪除，當state為master的時候就添加，當state為backup的時候刪除，這里主要是有優先級來決定的，和state設置的值沒有多大關系，這里可以設置多個IP地址track_script： 引用VRRP腳本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期運行它們來改變優先級，并最終引發主備切換。
vrrp_script
告訴 keepalived 在什么情況下切換，所以尤為重要。可以有多個 vrrp_script
script： 自己寫的檢測腳本。也可以是一行命令如killall -0 nginxinterval 2： 每2s檢測一次weight -5： 檢測失敗（腳本返回非0）則優先級 -5fall 2： 檢測連續 2 次失敗才算確定是真失敗。會用weight減少優先級（1-255之間）rise 1： 檢測 1 次成功就算成功。但不修改優先級
這里要提示一下script一般有2種寫法：
- 通過腳本執行的返回結果，改變優先級，keepalived繼續發送通告消息，backup比較優先級再決定
- 腳本里面檢測到異常，直接關閉keepalived進程，backup機器接收不到advertisement會搶占IP
上文 vrrp_script 配置部分，killall -0 nginx屬于第1種情況，/etc/keepalived/check_nginx.sh屬于第2種情況（腳本中關閉keepalived）。個人更傾向于通過shell腳本判斷，但有異常時exit 1，正常退出exit 0，然后keepalived根據動態調整的 vrrp_instance 優先級選舉決定是否搶占VIP：
- 如果腳本執行結果為0，并且weight配置的值大于0，則優先級相應的增加
- 如果腳本執行結果非0，并且weight配置的值小于0，則優先級相應的減少
其他情況，原本配置的優先級不變，即配置文件中priority對應的值。
提示：
- 優先級不會不斷的提高或者降低
- 可以編寫多個檢測腳本并為每個檢測腳本設置不同的weight（在配置中列出就行）
- 不管提高優先級還是降低優先級，最終優先級的范圍是在[1,254]，不會出現優先級小于等于0或者優先級大于等于255的情況
- 在MASTER節點的 vrrp_instance 中 配置
nopreempt，當它異常恢復后，即使它 prio 更高也不會搶占，這樣可以避免正常情況下做無謂的切換
以上可以做到利用腳本檢測業務進程的狀態，并動態調整優先級從而實現主備切換。
配置結束
在默認的keepalive.conf里面還有 virtual_server,real_server 這樣的配置，我們這用不到，它是為lvs準備的。 notify 可以定義在切換成MASTER或BACKUP時執行的腳本，如有需求請自行google。
2.5 nginx配置
當然nginx沒有什么可配置的，因為它與keepalived并沒有聯系。但記住，2臺nginx服務器上的配置應該是完全一樣的（rsync同步），這樣才能做到對用戶透明，nginx.conf 里面的 server_name 盡量使用域名來代替，然后dns解析這個域名到虛擬IP 172.29.88.222。
更多關于nginx內容配置請參考 這里 。
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3. 測試
根據上面的配置，初始化狀態：172.29.88.224 (itoatest1,MASTER,101)，172.29.88.222（itoatest2,BACKUP,100），nginx和keepalived都啟動，虛擬IP 172.29.88.222 在 itoatest1 上：
# 使用ip命令配置的地址，ifconfig查看不了[root@itoatest1 nginx-1.6]# ip a|grep eth02: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0inet 172.29.88.222/32 scope global eth0
瀏覽器訪問 172.29.88.222 或域名，OK。
直接關閉 itoatest1 上的nginx：/usr/local/nginx-1.6/sbin/nginx -s stop：
[root@localhost keepalived]# ip a|grep eth02: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0
vip消失，漂移到 itoatest2：
同時可以看到兩臺服務器上 /var/log/messages：
## itoatest1Jun 5 16:44:01 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222Jun 5 16:44:06 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222Jun 5 16:44:46 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Script(chk_nginx) failedJun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advertJun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATEJun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) removing protocol VIPs.Jun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_healthcheckers[44874]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 removed## itoatest2Jun 5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATEJun 5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advertJun 5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATEJun 5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER electionJun 5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER electionJun 5 16:44:49 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATEJun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATEJun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.Jun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222Jun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_healthcheckers[35554]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 addedJun 5 16:44:55 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
你也可以通過在兩臺服務器上抓包來查看 優先級priority 的變化：
## itoatest1 上## 直接輸出，或后加 -w itoatest-kl.cap存入文件用wireshark查看# tcpdump -vvv -n -i eth0 dst 224.0.0.18 and src 172.29.88.224
