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Keepalived + Nginx 主备容灾方案介绍

news 2025/7/7 9:55:31

Keepalived + Nginx 主备容灾方案介绍

*服务器*	*IP地址*	*角色*
Srv01	192.168.249.100 VIP: 192.168.249.110	Nginx+Keepalive
Srv02	192.168.249.101	Nginx+Keepalive

概述

Keepalived 和 Nginx 的组合是一个常见的高可用性（HA）方案，尤其适用于 Web 服务。通过 Keepalived 实现的虚拟 IP 地址（VIP）在主从服务器之间的切换，可以确保当主服务器（Master）出现故障时，从服务器（Backup）能够迅速接管服务，从而达到业务的高可用性和容灾目的。

方案架构

主服务器（Srv01）：
- IP 地址：192.168.249.100
- VIP 地址：192.168.249.110
- 角色：Nginx + Keepalived（Master）
备服务器（Srv02）：
- IP 地址：192.168.249.101
- 角色：Nginx + Keepalived（Backup）

关键组件

Nginx
Nginx 作为一个高性能的反向代理服务器，可以处理大量的 HTTP 请求。它在这个架构中负责处理客户端的请求，并将其转发到后端的应用服务器。
Keepalived
Keepalived 是一个用于实现高可用性和故障转移的服务。它通过 VRRP（虚拟路由冗余协议）来管理虚拟 IP 地址，并检测主服务器的健康状态。一旦检测到主服务器出现故障，Keepalived 会自动将 VIP 切换到备服务器上。

工作流程

正常运行状态：
- 在正常情况下，VIP 地址（192.168.249.110）绑定在主服务器（Srv01）上。
- 客户端请求通过 VIP 地址到达 Srv01，Nginx 处理这些请求。
故障切换：
- 如果 Keepalived 检测到 Srv01 不可用（例如由于硬件故障或网络问题），它会自动将 VIP 地址切换到备服务器（Srv02）。
- Srv02 上的 Nginx 接管请求，确保服务不中断。
恢复：
- 当 Srv01 恢复正常运行时，Keepalived 可以将 VIP 地址切回 Srv01，或者继续由 Srv02 处理请求，视配置而定。

Nginx 配置
Nginx 的配置通常不会因为 Keepalived 而有所不同，但是你可以配置一个简单的 HTTP 服务来测试高可用性。

测试步骤

确保两台服务器上 Nginx 和 Keepalived 均正常启动。
通过 VIP 地址（192.168.249.110）访问 Web 服务，确认能够正常访问。
模拟主服务器（Srv01）故障，观察 VIP 地址是否切换到备服务器（Srv02），并继续访问 Web 服务，确认服务不中断。

结论
这种主备架构提供了一个简单而有效的高可用性方案，适用于对服务可靠性有较高要求的场景。在实际生产环境中，还可以进一步优化配置，如使用更复杂的健康检查脚本、设置自动恢复策略等。

Server01,Server02前期配置

禁用 SELinux

编辑 SELinux 配置文件：
```
vim /etc/selinux/config
```
找到 SELINUX=enforcing 并将其改为 SELINUX=disabled：
```
SELINUX=disabled
```
保存并退出，然后重启系统以使更改生效：
```
reboot
```

清除 iptables 规则

清除所有 iptables 规则：

 iptables -Fiptables -Xiptables -t nat -Fiptables -t nat -Xiptables -t mangle -Fiptables -t mangle -Xiptables -t raw -Fiptables -t raw -X

保存规则以确保重启后仍保持清除状态：
```
 service iptables save
```

关闭防火墙

停止防火墙服务：

 systemctl stop firewalld

禁用防火墙开机自启：

 systemctl disable firewalld

查看防火墙状态：

 systemctl status firewalld

各个节点时间同步，启用时间同步服务

确保安装了 chrony：
```
 yum install chrony -y
```

启动并启用 chronyd 服务：

 systemctl start chronydsystemctl enable chronyd

查看 chronyd 服务状态：

检查时间同步状态：

chronyc tracking

启用多播功能

首先，确保网络接口启用了多播功能。

检查多播设置

使用以下命令检查多播是否启用：

ip link show ens33

如果输出中没有 MULTICAST 标志，则需要启用多播。

启用多播

使用以下命令启用多播：

ip link set ens33 multicast on

Server01,Server02安装 Nginx

添加 Nginx 仓库

首先，添加官方 Nginx 仓库：

 yum install -y epel-release

安装 Nginx

 yum install nginx -y

启动 Nginx 服务

启动并启用 Nginx 服务：

 systemctl start nginxsystemctl enable nginx

检查 Nginx 状态

检查 Nginx 服务状态：

 systemctl status nginx

安装配置Keepalived集群

所有节点安装 `keepalived`

yum install -y curl gcc openssl-devel libnl3-devel net-snmp-devel
yum install -y keepalived

配置 `keepalived`

主节点（Server01）配置

编辑 keepalived 配置文件：
```
 vi /etc/keepalived/keepalived.conf
```
检测脚本chknginx.sh
```
#!/bin/bash#检测nginx是否正常运行
if /usr/sbin/pidof nginx  &>/dev/null ;thenexit 0
elseexit 1
fi
```
这个脚本的主要功能是检测 Nginx 服务是否正常运行，并通过返回状态码来指示检测结果。以下是对脚本各部分的详细介绍：

脚本解析
```
#!/bin/bash
```
- #!/bin/bash: 这是一个 shebang 行，用于指定解释器的路径。在这个例子中，脚本将使用 /bin/bash 作为解释器来执行。
```
#检测nginx是否正常运行
```
- 注释行: 以 # 开头的行是注释，不会被脚本执行。在这里，它说明了脚本的目的，即检测 Nginx 是否正常运行。
```
if /usr/sbin/pidof nginx  &>/dev/null ;thenexit 0
elseexit 1
fi
```
- /usr/sbin/pidof nginx:
  - pidof 是一个 Linux 命令，用于查找指定程序的进程 ID (PID)。在这个例子中，它查找的是 nginx 进程。
  - 如果 nginx 正在运行，那么 pidof 会返回一个或多个进程 ID。
- &>/dev/null:
  - 这是一个重定向操作符，表示将标准输出 (stdout) 和标准错误 (stderr) 都重定向到 /dev/null，即忽略输出。
  - 这意味着无论 pidof 返回什么信息，都不会在终端上显示出来。
- if 语句:
  - if /usr/sbin/pidof nginx &>/dev/null ;then：这个语句用于检查 pidof nginx 命令的返回值。
  - 如果 pidof 成功找到 nginx 进程（返回值为 0），则执行 then 块中的命令（即 exit 0）。
  - 如果 pidof 没有找到 nginx 进程（返回值为非 0），则执行 else 块中的命令（即 exit 1）。
- exit 0:
  - exit 命令用于终止脚本的执行，并返回一个状态码。
  - exit 0 表示脚本成功执行，意味着 Nginx 正在运行。
- exit 1:
  - exit 1 表示脚本执行失败，意味着 Nginx 未运行。
- fi:
  - fi 用于结束 if 语句块。
脚本的作用

这个脚本的作用是检查 Nginx 服务是否正在运行。它通过 pidof 查找 Nginx 进程，如果找到，则返回状态码 0，表示正常运行；如果找不到，则返回状态码 1，表示 Nginx 未运行或已经停止。

使用场景
1. Keepalived 健康检查:
  在 Keepalived 的配置中，这个脚本可以用作健康检查脚本。Keepalived 定期运行这个脚本，并根据返回值决定是否将 VIP 切换到另一台服务器。
2. 自动化监控:
  这个脚本可以集成到自动化监控系统中，用于检测 Nginx 的健康状况。如果 Nginx 停止运行，监控系统可以触发报警或尝试重新启动服务。
3. 定期巡检:
  在定期的服务器健康检查中，这个脚本可以帮助管理员快速验证 Nginx 是否处于运行状态。

配置文件内容示例：

global_defs {router_id lvs-nginx01
}
vrrp_script chknginx 
{script "/etc/keepalived/chknginx.sh"interval 1weight -30         
}
vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface ens33  # 使用的网络接口virtual_router_id 51priority 100  # 备份节点优先级应低于主节点advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111  # 认证密码，确保主备节点一致}virtual_ipaddress {192.168.249.110  # 虚拟IP地址}track_script {chknginx}
}

这个配置文件是 Keepalived 的配置示例，配置文件定义了使用 VRRP（虚拟路由冗余协议）来管理高可用性的设置。在这个示例中，Keepalived 被配置为与 Nginx 一起使用，以确保 Nginx 服务的高可用性。以下是对配置文件各部分的详细介绍。

配置文件解析

`global_defs` 块

global_defs {router_id lvs-nginx01
}

global_defs：这是 Keepalived 的全局配置块。
router_id lvs-nginx01：
- router_id 用于标识运行 Keepalived 的路由器或服务器的唯一标识符。
- lvs-nginx01 是一个自定义名称，用来唯一标识这台服务器在 VRRP 集群中的身份。

`vrrp_script` 块

vrrp_script chknginx 
{script "/etc/keepalived/chknginx.sh"interval 1weight -30         
}

vrrp_script chknginx：定义了一个 VRRP 跟踪脚本，名字为 chknginx。
script "/etc/keepalived/chknginx.sh"：
- 指定要执行的脚本路径。在这个示例中，/etc/keepalived/chknginx.sh 是用于检测 Nginx 服务是否运行的脚本。
- 这个脚本的返回值将影响 Keepalived 的行为。
interval 1：
- 设置脚本的执行间隔时间，单位为秒。在这里，Keepalived 每 1 秒执行一次该脚本。
weight -30：
- weight 表示优先级的增量或减量。如果脚本检测失败，Keepalived 会减少 30 点的优先级。这种配置可以确保主服务器在 Nginx 服务失败时降低其优先级，从而让备服务器接管。

`vrrp_instance` 块

vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface ens33virtual_router_id 51priority 100advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.249.110}track_script {chknginx}
}

vrrp_instance VI_1：
- 定义了一个 VRRP 实例，名称为 VI_1。该实例负责管理虚拟 IP 地址的分配。
state MASTER：
- 定义了当前节点的状态为 MASTER。在主备模式下，MASTER 节点是默认持有虚拟 IP 地址的节点。
interface ens33：
- 指定用于 VRRP 通信的网络接口。在这个示例中，ens33 是该服务器的网络接口名。
virtual_router_id 51：
- virtual_router_id 是一个标识 VRRP 路由器实例的 ID。该值在主备节点间必须一致。
priority 100：
- 定义该节点的优先级。优先级数值越高，该节点越有可能成为 MASTER。在主备模式中，主节点通常设置较高的优先级（这里为 100），备节点优先级应低一些。
advert_int 1：
- advert_int 是 VRRP 广播间隔时间，单位为秒。这里设置为每秒发送一次 VRRP 广播包。
authentication 块：
- auth_type PASS：指定认证方式为简单密码验证。
- auth_pass 1111：指定密码为 1111。这个密码必须在主备节点间保持一致，以确保安全通信。
virtual_ipaddress：
- 192.168.249.110：定义了虚拟 IP 地址（VIP），该 IP 地址将在 MASTER 节点和 BACKUP 节点之间进行切换。客户端通过访问这个 VIP 来获得服务。
track_script 块：
- chknginx：指定跟踪脚本为上面定义的 chknginx。如果该脚本检测到 Nginx 服务不可用，Keepalived 会降低当前节点的优先级，触发故障转移。

工作原理

正常情况下：
在 MASTER 节点正常运行时，它持有虚拟 IP 地址，并处理所有客户端请求。如果 chknginx.sh 脚本检测到 Nginx 正常运行，MASTER 节点将继续保持现状。
Nginx 服务异常时：
如果 chknginx.sh 脚本检测到 Nginx 服务未运行，Keepalived 会根据 weight -30 的设置降低当前节点的优先级。假设优先级降低后低于备节点，则备节点将接管 VIP，成为新的 MASTER，从而保证服务的持续可用性。

使用场景

高可用性 Nginx 集群：
该配置适用于需要高可用性的 Nginx 服务器集群，通过 Keepalived 实现主备故障切换，确保在主服务器出现问题时，备服务器可以快速接管，避免服务中断。
关键业务系统：
在金融、医疗、电子商务等对业务连续性要求极高的场景中，这种高可用性架构能够显著提升系统的可靠性。

备份节点（Server02）配置

编辑 keepalived 配置文件：
```
 vi /etc/keepalived/keepalived.conf
```

配置文件内容示例：

global_defs {router_id lvs-nginx02
}
vrrp_script chknginx 
{script "/etc/keepalived/chknginx.sh"interval 1weight -30         
}
vrrp_instance VI_1 {state BACKUPinterface ens33  # 使用的网络接口virtual_router_id 51priority 90  # 备份节点优先级应低于主节点advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111  # 认证密码，确保主备节点一致}virtual_ipaddress {192.168.249.110  # 虚拟IP地址}track_script {chknginx}
}

检测脚本chknginx.sh

#!/bin/bash#检测nginx是否正常运行
if /usr/sbin/pidof nginx  &>/dev/null ;thenexit 0
elseexit 1
fi

启动 `keepalived` 服务

在所有节点上启动并启用 keepalived 服务：

 systemctl start keepalivedsystemctl enable keepalived

验证配置

在所有节点上检查 keepalived 服务状态：

 systemctl status keepalived

可以通过以下命令查看虚拟IP地址是否已经分配：

ip addr show