CentOS6.5 keepalived详解及实现Nginx服务的高可用性

keepalived基础概念

   Keepalived是一个基于VRRP协议来实现的WEB服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个WEB服务至少会有2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

   keepalived最初的诞生就是为ipvs提供高可用性的，它可以自己调用ipvs来生成规则，并且可以自动实现把用户设定好的ip地址转移动别的节点上去的，还可以实现后端服务器的健康状态检测，说白了就是对vrrp的实现而已，那vrrp是什么呢：它叫虚拟冗余路由协议;vrrp可以把两个网关虚拟成一个网关来使用，当一个网关不可以用了，另一个会取而代之，keepalived其实就是linux操作系统上实现vrrp的，keepalived就是这样来实现vip地址转移的，也是实现的地址的高可用性;

   在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。 VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体，虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器。处于同一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色：主控路由器和备份路由器，一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。VRRP协议使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控，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。当由于某种原因主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。由于此切换非常迅速而且不用改变IP地址和MAC地址，故对终端使用者系统是透明的。

keepalived的核心组成：
   1、vrrp(Virtual Redundancy Router Protocol)的实现，虚拟冗余路由协议，它可以把两个或多个网关虚拟成一个网关来使用，就是在两个或多个路由之前用一种协议，让两个或多个路由通过选举不决定哪个是活动的路由，当活动的不再提供服务了，另一个将取而代之，
   2、virtual server虚拟服务器
   3、vrrp_script，

keepalived配置文件分为三段：
   第一段：Global configuration全局配置段；
       Global definitions    全局定义；
       Static route    静态路由；

   第二段：VRRP configuration配置段；
       VRRP synchronization groups同步组，假如在一个节点上配置两个IP要把VIP同时转移出去，也就是说这两个VIP要同步工作，定义成一个组，而后当也一个资源来转移；
       VRRP instances实例，定义虚拟路由器的；要实现虚拟路由转移时要转移IP地址；

   第三段：LVS configuration配置段；
       virtual server groups，虚拟路由服务器组，把多个路由定义在一起同时使用；
       virtual servers虚拟服务器，一般都是单独定义的；

keepalived的实现过程：

第一步：安装配置keepalived程序，有多少个节点就安装多少个，都得安装上；

# yum -y install keepalived
# cd /etc/keepalived/
# vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {   #全局定义
   notification_email {     #定义邮件通知
     root@localhost     #定义收件人，一行一个，有多少个就可以写多少行
   }
   notification_email_from kaadmin@localhost    #以什么人的身份发邮件，就是发件人
   smtp_server 127.0.0.1    #指定发邮件的服务器
   smtp_connect_timeout 30  #连接邮件服务器超时时长
   router_id LVS_DEVEL      #路由ID
}
vrrp_script chk_mantaince_down {    #手动定义检测机制
    #判断/etc/keepalived/这个路径下是否存在down文件，如果存在即退出为1，否则退出为0
    script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0"
    interval 1  #每隔多久发送一次检测信息，单位为秒
    weight -6   #如果上面的判断有down文件即权后重-6，只要减后的权重大于master的就可以
}
vrrp_instance VI_1 {    #定义vrrp实例
    state MASTER        #定义该节点为主节点，一个节点定义了master，另一台或其实的就要定义成backup；
    interface eth0      #通告经过哪个接口进行
    virtual_router_id 88#虚拟路由ID号，不能大于255的
    priority 100        #定义初始优先级，定义主的优先级要高于BACKUP的
    advert_int 1        #通告几个
    authentication {    #定义认证
        auth_type PASS  #定义认证机制，pass是明白认证
        auth_pass 1111  #认证密码
    }
    virtual_ipaddress { #虚拟地址，VIP地址
        172.16.27.100   #可以定义得很详细，<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>，可以用man keepalived.conf查看相关的详细说明的；
    }
    track_script {  #在vrrp实现中要追踪到上面定义的检测脚本
        chk_haproxy
        chk_mantaince_down  #调用上面定义好的检测
    }
    # 调用编写好的通知脚本
    notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
    notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}

第二步：编写通告脚本，当某一节点发生VIP地址转移时就会发邮件通知管理员，在/etc/keepalived/目录下创建一个脚本文件,然后再在脚本文件中调用这个脚本就可以了，上面配置文件中已经有调用脚本内容了：

   # vim /etc/keepalived/notify.sh

#!/bin/bash
# Author:Tanxw.com <[e-mail]>
# Description: An example of notify script
#
vip=172.16.27.100   # 定义VIP地址
contact='root@localhost'    # 这定义收件人
# 获取当前主机的IP地址
currentIP=`ifconfig eth0 | awk '/inet addr/{print $2}' | awk -F: '{print $2}'`
notify() {  # 定义通告方法
    # 定义一个发件的主体内容
    mailbody="`date '+%F %H:%M:%S'`: vrrp transition, `hostname`($currentIP) changed to be $1"
    # 定义发件的主题
    mailsubject="$currentIP to be $1: $vip floating"
    # 用mail命令把邮件发送出去
    echo $mailbody | mail -s "$mailsubject" $contact
}
case "$1" in    # 判断传进来的三个参数是什么，调用notify方法
    master)
        notify master
        exit 0;;
    backup)
        notify backup
        exit 0;;
    fault)
        notify fault
        exit 0;;
    *)
        echo "Usage: `basename $0` {master|backup|fault}"
        exit 1;;
esac

第三步：配置LVS的集群服务，把下面代码加入到/etc/keepalived/keepalived.conf配置文件中即可，默认的配置文件中也有示例：

virtual_server 172.16.27.100 80 {   # 定义一个虚拟服务 VIP PORT
    delay_loop 6    # 大概延迟几个周期再去做服务检测的
    lb_algo rr      # 定义调度方法
    lb_kind DR      # LVS的模型，NET也可以
    nat_mask 255.255.0.0        # 掩码
    persistence_timeout 0       # 持久时间
    protocol TCP                # 协议，默认也是TCP
    real_server 172.16.27.1 80 {    # 定义真正的real_server   ip port
        weight 1        # 定义权重
        HTTP_GET {      # 请求方法
            url {       # 声明检测哪个URL
              path /
              status_code 200
            }
            connect_timeout 3   # 连接超时时间
            nb_get_retry 3      # 至少尝试几次
            delay_before_retry 3# 在每次尝试时要等上几秒钟
        }
    }
    real_server 172.16.27.2 80 {    # 定义真正的real_server   ip port
        weight 1        # 定义权重
        HTTP_GET {      # 请求方法
            url {       # 声明检测哪个URL
              path /
              status_code 200
            }
            connect_timeout 3   # 连接超时时间
            nb_get_retry 3      # 至少尝试几次
            delay_before_retry 3# 在每次尝试时要等上几秒钟
        }
    }
}

即使没安装有ipvsadm，只要配置有keepalived的lvs，启动服务后就会自动生成LVS规则，但是如果没安装有ipvsadm就查看不了规则了，装上来查看一下吧。

第四步：两个节点都配置有MASTER/BACKUP，定义两个实例，一个定义为MASTER，另一个定义为BACKUP就可以了，分别配置不同的VIP，node1上配置了MASTER的VIP为172.16.27.100，BACKUP的VIP为172.16.27.200；node2为上配置了MASTER的VIP为172.16.27.200，BACKUP的VIP为172.16.27.100。

# 这段代码在node1的节点上加，同样加为vrrp实例就可以了
vrrp_instance VI_2 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 33
    priority 99
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.27.200
    }
    track_script {
        chk_mantaince_down
#       chk_nginx
    }
    notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
    notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}
# 下面这段代码加到node2节点的配置文件上就可以了，就是需要改一个master和权重
vrrp_instance VI_2 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 33
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.27.200
    }
    track_script {
        chk_mantaince_down
#       chk_nginx
    }
    notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
    notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}

结束：

   经过不懈的努力，终于把keepalived的vrrp的大概实现出来了，不管是LVS还是高可用VIP地址的自动转移，还是服务的高用，都需要认真的配置好，更有需要写好很多的脚本，使服务更回高效，更高可用，在此，如果大神发现在什么不妥还望多多指点，不胜感激。