nginx高可用集群和负载均衡集群（Linux搭建nginxkeepalived高可用）

一：Keepalived简介

反向代理及负载均衡参考：nginx反向代理与负载均衡

当你了解会搭建nginx负载均衡后，需要考虑nginx这台服务器的安全性啦，如果只有一台，这台nginx一出问题，web就会无法访问的情况，所以为了应对这种情况，就需要两台nginx做主备服务器。

nginx keepalived如下图所示：

Keepalived：

是Linux下面实现VRRP备份路由的高可靠性运行件。基于Keepalived设计的服务模式能够真正做到主服务器和备份服务器故障时IP瞬间无缝交接。

VRRP协议：全称 Virtual Router Redundancy Protocol

即虚拟路由冗余协议。可以认为它是实现路由器高可用的容错协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组(RouterGroup)，这个组里面有一个master和多个backup，但在外界看来就像一台一样，构成虚拟路由器，拥有一个虚拟IP（vip，也就是路由器所在局域网内其他机器的默认路由），占有这个IP的master实际负责ARP相应和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。master会发组播消息，当backup在超时时间内收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master，保证路由器的高可用。

总结：两台主备机器通过keepalived，虚拟一个IP，也就是VIP，不是贵宾的意思，是Virtual IP的意思。VIP开始为主机器所有，备份机为空闲状态，同时在两台keepalived之间通信相当于有一条心跳线，通过心跳线互相通信，只要主机器监控（通过脚本）到ngin服务停止，则主机器自己停止keepalived，将VIP交给备份机器处理web请求，直至主机器再次恢复正常，将VIP返还给主机器。

高可用有2种方式：

1、Nginx keepalived 主从配置

这种方案，使用一个vip地址，前端使用2台机器，一台做主，一台做备，但同时只有一台机器工作，另一台备份机器在主机器不出现故障的时候，永远处于浪费状态，对于服务器不多的网站，该方案不经济实惠。

2、Nginx keepalived 双主配置

这种方案，使用两个vip地址，前端使用2台机器，互为主备，同时有两台机器工作，当其中一台机器出现故障，两台机器的请求转移到一台机器负担，非常适合于当前架构环境。

如下图所示：

模拟搭建环境：4台主机：系统centos7，注：本人搭建的环境为双网卡模式，192.168.200.0/24外网，172.16.2.0/内网。所以本文配置的VIP均为外网IP。

• nginx1： 172.16.2.50（已安装nginx）外网ip：192.168.200.150
• nginx2： 172.16.2.51（已安装nginx）外网ip：192.168.200.151
• web1： 172.16.2.20（已安装nginx，php）
• web1： 172.16.2.21（已安装nginx，php）

目的：配置nginx主备，模拟其中一台服务终止后，另外一台可正常访问到web服务器，当那台恢复正常时，两台恢复同时处理请求。

二：在nginx服务安装keepalived软件

keepalived官网： https://www.keepalived.org/

由于yum安装的版本实在太旧了，所以自己下载下来编译安装（不嫌弃旧版本的直接 yum -y install keepalived 一步到位即可）。

1：安装基础依赖包，有的话就没必要安装了：

主要是gcc ，openssl-devel， libnl， libnl-devel， libnfnetlink-devel， net-tools， vim这几个包。

yum install -y gcc openssl-devel libnl libnl-devel libnfnetlink-devel net-tools vim

2：在官网下载最新版：

目前最新版为2.2.2

wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.2.tar.gz

3: 解压到指定目录，并重命名：

解压，移动到 /usr/local 目录，重命名keepalived文件夹

tar -zxvf keepalived-2.2.2.tar.gz mv keepalived-2.2.2 /usr/local/keepalived

4：进入目录编译安装：

cd /usr/local/keepalived/ ./configure make && make install

5：复制相关文件到系统中：

（之所以不喜欢编译安装，就是这一步，由于版本不同，移少移错都可能导致启动失败）

确定好自己的文件路径，复制到系统相关文件夹即可。

mkdir /etc/keepalived cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d/ cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/ cp /usr/local/keepalived/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/ cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/

6：启动测试：

/etc/init.d/keepalived start

提示 正确 或者 OK ，则表示安装成功：

但是这时用 /etc/init.d/keepalived status 或者 systemctl status keepalived.service 命令查看服务是关闭状态，并没有启动起来。

那是因为我们配置文件并没有配置好，无论怎么start都起不来的。

三：keepalived配置文件基础配置

此配置为主备模式，先理解主备后，在配置双主模式更简单。

配置文件位置： /etc/keepalived/keepalived.conf

打开也许会很懵，其实用不了太多模块，先备份原配置，然后删掉其他留下最基础的配置（配置全部参数说明参考本文最后）。

cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak vim /etc/keepalived/keepalived.conf

基础三个模块，global_defs全局模块，vrrp_instance配置vip模块，vrrp_script 脚本模块，用来检测nginx服务。

注：vrrp_script定义脚本后，在vrrp_instance模块必须加上track_script 参数。我就入了这个坑，导致脚本不生效。

global_defs模块参数：

• notification_email ： keepalived在发生诸如切换操作时需要发送email通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是邮件服务器地址。也可以通过其它方式报警，毕竟邮件不是实时通知的。
• router_id ： 机器标识，通常可设为hostname。故障发生时，邮件通知会用到。

vrrp_instance模块参数：

• state ： 指定instance(Initial)的初始状态， MASTER 或者BACKUP，不是唯一性的，跟后面的优先级priority参数有关。
• interface ： 实例绑定的网卡，因为在配置虚拟IP的时候必须是在已有的网卡上添加的，(注意自己系统，我的默认是ens33,有的是eth0)
• mcast_src_ip ： 发送多播数据包时的源IP地址，这里注意了，这里实际上就是在那个地址上发送VRRP通告，这个非常重要，一定要选择稳定的网卡端口来发送，这里相当于heartbeat的心跳端口，如果没有设置那么就用默认的绑定的网卡的IP，也就是interface指定的IP地址
• virtual_router_id ： 这里设置VRID，这里非常重要，相同的VRID为一个组，他将决定多播的MAC地址
• priority ： 设置本节点的优先级，优先级高的为master（1-255）
• advert_int ： 检查间隔，默认为1秒。这就是VRRP的定时器，MASTER每隔这样一个时间间隔，就会发送一个advertisement报文以通知组内其他路由器自己工作正常
• authentication ： 定义认证方式和密码，主从必须一样
• virtual_ipaddress ： 这里设置的就是VIP，也就是虚拟IP地址，他随着state的变化而增加删除，当state为master的时候就添加，当state为backup的时候删除，这里主要是有优先级来决定的，和state设置的值没有多大关系，这里可以设置多个IP地址
• track_script ： 引用VRRP脚本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期运行它们来改变优先级，并最终引发主备切换。

vrrp_script模块参数：

告诉 keepalived 在什么情况下切换，所以尤为重要。可以有多个 vrrp_script

• script ： 自己写的检测脚本。也可以是一行命令如killall -0 nginx
• interval 2 ： 每2s检测一次
• weight -5 ： 检测失败（脚本返回非0）则优先级 -5
• fall 2 ： 检测连续 2 次失败才算确定是真失败。会用weight减少优先级（1-255之间）
• rise 1 ： 检测 1 次成功就算成功。但不修改优先级

在主nginx服务器172.16.2.50上， VIP设置为 192.168.200.200 ，配置如下：

global_defs { router_id Nginx_01 } vrrp_script check_nginx { script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" interval 2 weight -5 fall 3 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface ens33 virtual_router_id 51 priority 150 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.200 } track_script { check_nginx } }

在备用nginx服务器172.16.2.51上，配置一样，就三点不同，一点必须相同，1. router_id 不同， 2. state BACKUP 不同 ，3. priority 不同。 4. virtual_router_id 必相同。 配置如下：

global_defs { router_id Nginx_02 } vrrp_script check_nginx { script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" interval 2 weight -5 fall 3 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 51 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.200 } track_script { check_nginx } }

四：nginx脚本与配置

由于待会测试，所以第一个简单脚本就可以了，只要判断nginx进程没有数值，则停止keepalived服务。测试脚本如下：

#! /bin/bash pidof nginx if [ $? -ne 0 ];then /etc/init.d/keepalived stop fi

如果测试完，可以加个尝试启动nginx，如果尝试失败两次就停止keepalived服务。脚本如下：

#!/bin/bash counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l) if [ "${counter}" = "0" ]; then /usr/local/bin/nginx sleep 2 counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l) if [ "${counter}" = "0" ]; then /etc/init.d/keepalived stop fi fi

nginx服务器中的nginx配置：只需要把 server_name 改成VIP的IP即可，其他无需更改，负载均衡时也只要访问这个VIP地址即可。

upstream phpserver1 { server 172.16.2.20:9091; server 172.16.2.21:9092; } server { listen 80; server_name 192.168.200.200; location / { proxy_pass http://phpserver1; index index.html index.htm; } }

五：keepalived启动与测试

1：启动nginx服务，在启动keepalived服务：

依次在两台nginx服务器启动，

systemctl restart nginx.service syetemctl start keepalived

此时在用 syetemctl status keepalived 查看服务已经正常启动!

分别在nginx主备两台用 ip addr 查看IP地址：主nginx1的网卡此时已经自动获取VIP，备nginx2则没有处于空闲状态!

在浏览器访问VIP：192.168.200.200，也正常，可依次负载均衡至两台web服务器的测试页面，如图展示!

2：模拟主nginx1的nginx服务停止

systemctl stop nginx.service

再次在两台nginx服务器上ip addr查看ip地址，主nginx1上此时已经没有VIP：192.168.200.200了，在备nginx2此时已经得到VIP了，浏览器访问VIP依然正常可得到web1和web2的测试网页!

3：测试再次启动主nginx服务器nginx服务和keepalived服务

systemctl start nginx.service syetemctl start keepalived

最后在主nginx1上启动nginx后，在启动keepalived后，nginx重新抢回VIP，一切恢复正常。备nginx2恢复空闲状态。可自行测试查看结果。

六：keepalived双主模式

1：keepalived配置

当了解主备模式后，双主模式就容易配置多了。只需要在每台keepalived配置文件，加上一个vrrp_instance命名vrrp_instance VI_2即可，更改几个参数，设置另一个 VIP：192.168.200.210

nginx1：state BACKUP ，priority 100， virtual_router_id 52

nginx2：state MASTER ，priority 150， virtual_router_id 52

nginx1的配置如下：

global_defs { router_id Nginx_01 } vrrp_script check_nginx { script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" interval 2 weight -5 fall 3 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface ens33 virtual_router_id 51 priority 150 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.200 } track_script { check_nginx } } vrrp_instance VI_2 { state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 52 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.210 } track_script { check_nginx } }

nginx2配置如下：

global_defs { router_id Nginx_02 } vrrp_script check_nginx { script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" interval 2 weight -5 fall 3 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface ens33 virtual_router_id 51 priority 150 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.200 } track_script { check_nginx } } vrrp_instance VI_2 { state MASTER interface ens33 virtual_router_id 52 priority 150 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } virtual_ipaddress { 192.168.200.210 } track_script { check_nginx } }

同样，在nginx做负载均衡时，需要在nginx的配置文件中，server_name加上这个192.168.200.210这个VIP2的地址，配置如下：

upstream phpserver1 { server 172.16.2.20:9091; server 172.16.2.21:9092; } server { listen 80; server_name 192.168.200.200; server_name 192.168.200.210; location / { proxy_pass http://phpserver1; index index.html index.htm; } }

2：启动测试，查看ip

依次重启两台的keepalived服务，查看IP，最后看到的为以下结果，

在浏览器分别访问192.168.200.200和192.168.200.210都可以负载均衡至web1和web2。

双主模式配置完成！！

七：keepalived配置文件详解（参考）

#全局配置 global_defs { # 邮件通知信息 notification_email { # 定义收件人 acassen@firewall.loc } # 定义发件人 notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc # SMTP服务器地址 smtp_server 192.168.200.1 smtp_connect_timeout 30 # 路由器标识，一般不用改，也可以写成每个主机自己的主机名 router_id LVS_DEVEL # VRRP的ipv4和ipv6的广播地址，配置了VIP的网卡向这个地址广播来宣告自己的配置信息，下面是默认值 vrrp_mcast_group4 224.0.0.18 vrrp_mcast_group6 ff02::12 } # 定义用于实例执行的脚本内容，比如可以在线降低优先级，用于强制切换 vrrp_script SCRIPT_NAME { } # 一个vrrp_instance就是定义一个虚拟路由器的，实例名称 vrrp_instance VI_1 { # 定义初始状态，可以是MASTER或者BACKUP state MASTER # 工作接口，通告选举使用哪个接口进行 interface ens33 # 虚拟路由ID，如果是一组虚拟路由就定义一个ID，如果是多组就要定义多个，而且这个虚拟 # ID还是虚拟MAC最后一段地址的信息，取值范围0-255 virtual_router_id 51 # 使用哪个虚拟MAC地址 use_vmac XX:XX:XX:XX:XX # 监控本机上的哪个网卡，网卡一旦故障则需要把VIP转移出去 track_interface { eth0 ens33 } # 如果你上面定义了MASTER,这里的优先级就需要定义的比其他的高 priority 100 # 通告频率，单位为秒 advert_int 1 # 通信认证机制，这里是明文认证还有一种是加密认证 authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 } # 设置虚拟VIP地址，一般就设置一个，在LVS中这个就是为LVS主机设置VIP的，这样你就不用自己手动设置了 virtual_ipaddress { # IP/掩码 dev 配置在哪个网卡 192.168.200.16/24 dev eth1 # IP/掩码 dev 配置在哪个网卡的哪个别名上 192.168.200.17/24 dev label eth1:1 } # 虚拟路由，在需要的情况下可以设置lvs主机 数据包在哪个网卡进来从哪个网卡出去 virtual_routes { 192.168.110.0/24 dev eth2 } # 工作模式，nopreempt表示工作在非抢占模式，默认是抢占模式 preempt nopreempt|preempt # 如果是抢占默认则可以设置等多久再抢占，默认5分钟 preempt delay 300 # 追踪脚本，通常用于去执行上面的vrrp_script定义的脚本内容 track_script { } # 三个指令，如果主机状态变成Master|Backup|Fault之后会去执行的通知脚本，脚本要自己写 notify_master "" notify_backup "" notify_fault "" } # 定义LVS集群服务，可以是IP PORT；也可以是fwmark 数字，也就是防火墙规则 # 所以通过这里就可以看出来keepalive天生就是为ipvs而设计的 virtual_server 10.10.10.2 1358 { delay_loop 6 # 算法 lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh # LVS的模式 lb_kind NAT|DR|TUN # 子网掩码，这个掩码是VIP的掩码 nat_mask 255.255.255.0 # 持久连接超时时间 persistence_timeout 50 # 定义协议 protocol TCP # 如果后端应用服务器都不可用，就会定向到那个服务器上 sorry_server 192.168.200.200 1358 # 后端应用服务器 IP PORT real_server 192.168.200.2 1358 { # 权重 weight 1 # MSIC_CHECK|SMTP_CHEKC|TCP_CHECK|SSL_GET|HTTP_GET这些都是 # 针对应用服务器做健康检查的方法 MISC_CHECK {} # 用于检查SMTP服务器的 SMTP_CHEKC {} # 如果应用服务器不是WEB服务器，就用TCP_CHECK检查 TCP_CHECK { # 向哪一个端口检查，如果不指定默认使用上面定义的端口 connect_port <PORT> # 向哪一个IP检测，如果不指定默认使用上面定义的IP地址 bindto <IP> # 连接超时时间 connect_timeout 3 } # 如果对方是HTTPS服务器就用SSL_GET方法去检查，里面配置的内容和HTTP_GET一样 SSL_GET {} # 应用服务器UP或者DOWN，就执行那个脚本 notify_up "这里写的是路径，如果脚本后有参数，整体路径 参数引起来" notify_down "/PATH/SCRIPTS.sh 参数" # 使用HTTP_GET方法去检查 HTTP_GET { # 检测URL url { # 具体检测哪一个URL path /testurl/test.jsp # 检测内容的哈希值 digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d # 除了检测哈希值还可以检测状态码，比如HTTP的200 表示正常，两种方法二选一即可 status_code 200 } url { path /testurl2/test.jsp digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d } url { path /testurl3/test.jsp digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d } # 向哪一个端口检查，如果不指定默认使用上面定义的端口 connect_port <PORT> # 向哪一个IP检测，如果不指定默认使用上面定义的IP地址 bindto <IP> # 连接超时时间 connect_timeout 3 # 尝试次数 nb_get_retry 3 # 每次尝试之间间隔几秒 delay_before_retry 3 } } real_server 192.168.200.3 1358 { weight 1 HTTP_GET { url { path /testurl/test.jsp digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c } url { path /testurl2/test.jsp digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c } connect_timeout 3 nb_get_retry 3 delay_before_retry 3 } } }

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