第十八章 Linux集群架构

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发布时间：2019-06-23

本文共 10086 字，大约阅读时间需要 33 分钟。

18.1 集群介绍
集群概述
根据功能划分为两大类：高可用和负载均衡.
1）高可用集群通常为两台服务器，一台工作，另外一台作为冗余，当提供服务的机器宕机，冗余将接替继续提供服务
实现高可用的开源软件有：heartbeat、keepalived。后者好用，前者好久未更新了。
2）负载均衡集群，需要有一台服务器作为分发器，它负责把用户的请求分发给后端的服务器处理，在这个集群里，除了分发器外，就是给用户提供服务的服务器了，这些服务器数量至少为2。
实现负载均衡的开源软件有LVS、keepalived、haproxy、nginx，商业的有F5、Netscaler

18.2 keepalive介绍
在这里我们使用keepalived来实现高可用集群，因为heartbeat在centos6上有一些问题，影响实验效果
keepalived通过VRRP（Virtual Router Redundancy Protocl）来实现高可用。
在这个协议里会将多台功能相同的路由器组成一个小组，这个小组里会有1个master角色和N（N>=1）个backup角色。
master会通过组播的形式向各个backup发送VRRP协议的数据包，当backup收不到master发来的VRRP数据包时，就会认为master宕机了。此时就需要根据各个backup的优先级来决定谁成为新的mater。
Keepalived要有三个模块，分别是core、check和vrrp。其中core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析，check模块负责健康检查，vrrp模块是来实现VRRP协议的。

18.3 用keepalived配置高可用集群(上)

用keepalive配置高可用

准备两台机器128和129 128作为master，129作为backup

两台机器都执行yum install -y keepalived

nginx相当于keepalived实现高可用的对象，。

两台机器都安装nginx，其中128上已经编译安装过nginx，129上需要yum先安装nginx。

yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake make //安装gcc编译器

nginx需要先安装pcre，

rpm -qa |grep nginx //查看是否安装了

配置主 MASTER

1）关闭防火墙和selinux

iptables -F

iptables -nvL

setenforce 0

2）在master：128上编辑keepalived配置文件，设定vip为100

vim /etc/keepalived/keepalived.conf ，

/etc/keepalived/keepalived.conf 清空配置文件
内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/master_keepalived.conf获取
如下：
global_defs {

notification_email {

aming@aminglinux.com #有问题时发邮件
}
notification_email_from root@aminglinux.com
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {

script "/usr/local/sbin/check_ng.sh" #监控的脚本
interval 3
}
vrrp_instance VI_1 {

state MASTER #主
interface ens33 #网卡名
virtual_router_id 51 #路由器的ID
priority 100 #主权重
advert_int 1
authentication {

auth_type PASS #密码认证
auth_pass aminglinux>com #认证的密码
}
virtual_ipaddress {

192.168.188.100#当主有问题时，主变从时公用的IP,要在ip add 内
}
track_script {

chk_nginx #加载脚本
}
}
3）在master：128编辑监控脚本，
vim /usr/local/sbin/check_ng.sh
内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/master_checkng.sh获取
#!/bin/bash
#时间变量，用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d%H:%M:%S #计算nginx进程数量 n=ps -C nginx --no-heading|wc -l #如果进程为0，则启动nginx，并且再次检测nginx进程数量， #如果还为0，说明nginx无法启动，此时需要关闭keepalived if [ $n -eq "0" ]; then /etc/init.d/nginx start n2=ps -C nginx --no-heading|wc -l`
if [ $n2 -eq "0" ]; then
echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
systemctl stop keepalived
fi
fi

给脚本755权限

chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

systemctl start keepalived 启动服务

ps aux | grep keepalived 查看是否启动了

使用 /etc//init.d/nginx stop 停止发现会自动加载nginx,,,,不成功???

Q:keeplived 配置文件里面vip指定的网卡需要用ip add查看后，把配置文件里面的interface 改成本机上的网卡名字，我就是照搬复制没改网卡名字，所以就报错了
Keepalived_vrrp[17516]: VRRP_Instance(VI_1) Unknown interface !
A:改完之后就ok了

18.4 用keepalived配置高可用集群(中)

配置从BACKUP

1）关闭防火墙和selinux

iptables -F

iptables -nvL

setenforce 0

2)在backup：129上编辑keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf ，

/etc/keepalived/keepalived.conf 清空配置文件
内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/backup_keepalived.conf获取
global_defs {

notification_email {

3)在backup：129编辑监控脚本，

vim /usr/local/sbin/check_ng.sh

内容从https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/backup_checkng.sh获取
#时间变量，用于记录日志
d=`date --date today +%Y%m%d%H:%M:%S #计算nginx进程数量 n=ps -C nginx --no-heading|wc -l

<br/>#如果进程为0，则启动nginx，并且再次检测nginx进程数量，<br/>#如果还为0，说明nginx无法启动，此时需要关闭keepalived<br/>if [ $n -eq "0" ]; then<br/>systemctl start nginx<br/>n2=

ps -C nginx --no-heading|wc -l`

if [ $n2 -eq "0" ]; then

echo "$d nginx down,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log

systemctl stop keepalived

chmod 755 /usr/local/sbin/check_ng.sh

systemctl start keepalived 启动服务

ps aux | grep keepalived 查看是否启动了

测试：

在浏览器访问128--129--100

发现100访问会访问到主128。

18.5 用keepalived配置高可用集群(下)

测试高可用：

先确定好两台机器上nginx差异，比如可以通过curl -I 来查看nginx版本

测试1：关闭master上的nginx服务能自动的将nginx启动起来??未成功

测试2：在master上增加iptabls规则

iptables -I OUTPUT -p vrrp -j DROP

测试3：关闭master上的keepalived服务

用 ip add 查看vip100只在master上，从上没有100；

关闭master上的keepalived服务后，从上有了100。

第十八章 Linux集群架构

此时用web访问192.168.188.100，访问到了从 Backup上

测试4：启动master上的keepalived服务

此时用web访问192.168.188.100，又访问到了主master上

mysql，nginx才是实际运行的服务，keepalived只是用来搭建高可用集群，供nginx服务实现高可用。

18.6 负载均衡集群介绍

主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等

其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用

keepalived的负载均衡功能其实就是lvs

lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种

相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求

18.7 LVS介绍

LVS是由国人章文嵩开发

流行度不亚于apache的httpd，基于TCP/IP做的路由和转发，稳定性和效率很高

LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了

LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP Tunnel

LVS架构中有一个核心角色叫做分发器（Load balance），它用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器（Real Server，简称rs）

1） LVS NAT模式

第十八章 Linux集群架构

这种模式借助iptables的nat表来实现

用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去

rs需要设定网关为分发器的内网ip。

用户请求的数据包和返回给用户的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈。

在nat模式中，只需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源。

2） LVS IP Tunnel模式

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这种模式，都需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，我们把它叫做vip。

客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包做一个加工，会把目标IP改为rs的IP，这样数据包就到了rs上。

rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己。

3） LVS DR模式

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这种模式，也都需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，也就是vip。

和IP Tunnel不同的是，它会把数据包的MAC地址修改为rs的MAC地址。

rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己。

18.8 LVS调度算法

轮询 Round-Robin rr

加权轮询 Weight Round-Robin wrr

最小连接 Least-Connection lc

加权最小连接 Weight Least-Connection wlc

------前四种重要----

基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblc

带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr

目标地址散列调度 Destination Hashing dh

源地址散列调度 Source Hashing sh

18.9 NAT模式搭建(上) – 准备工作

1）需要准备两台rs机器

rs1 内网：192.168.188.129 设置网关为dir的网关192.168.188.128

rs2 内网：192.168.188.137 设置网关未dir的网关192.168.188.128

克隆主机，编辑配置文件，重新获取ip,查看ip，修改主机名并在xshell中新建连接

vi /etc/sysconfig/network-srcipts/ifcfg-ens33

IPADDR=192.168.188.137

systemctl restart network.service

dhclient

ip addr

hostnamectl set-hostname aming-03

bash

2)准备一台分发器，也叫调度器（简写为dir）

内网：192.168.188.128，外网：192.168.142.147（vmware仅主机模式）

需要新添加一个网卡，在虚拟机上--设置--网络适配器--添加仅主机模式网卡--修改一下网段。

第十八章 Linux集群架构

编辑网卡vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens37

systemctl restart network.service

dhclient

ip addr

第十八章 Linux集群架构

3）三台机器上都执行关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
安装iptables,启动起来并清掉所有的规则，然后保存规则
yum install -y iptables-services
systemctl start iptables
iptables -F
service iptables save
关闭 selinux
setenforce 0

18.10NAT 模式搭建(下)

实现LVS的工具 ipvsadm，只需要在主dir：128上安装ipvsadm。

(1)在dir：128上安装ipvsadm，并编写脚本

yum install -y ipvsadm

vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容如下

#! /bin/bash

director 服务器上开启路由转发功能

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

关闭icmp的重定向

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects

注意区分网卡名字，阿铭的两个网卡分别为ens33和ens37

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirects

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects

director 设置nat防火墙

iptables -t nat -F

iptables -t nat -X

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.188.0/24 -j MASQUERADE

director设置ipvsadm

IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'

$IPVSADM -C

$IPVSADM -A -t 192.168.142.147:80 -s rr#算法均衡，容易看出区别

$IPVSADM -a -t 192.168.142.147:80 -r 192.168.188.129:80 -m -w 1

$IPVSADM -a -t 192.168.142.147:80 -r 192.168.188.137:80 -m -w 1

sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh //执行脚本,不出错，表示成功。

ipvsadm -ln 查看链接

第十八章 Linux集群架构

NAT模式效果测试

两台rs上都安装nginx

设置两台rs的主页，做一个区分，也就是说直接curl两台rs的ip时，得到不同的结果。

vim /usr/share/nginx/html/index.html

在三个客户端访问curl localhost ,查看再使用curl 192.168.142.147 访问外网，多访问几次看结果差异

依次交替访问两个129和137。

18.11 DR模式搭建--准备工作

将rs1=192.168.188.129与rs2=192.168.188.137的网关改成默认192.168.188.2

编辑网卡 vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

重启服务 systemctl restart network.service

在主128上虚拟一个ip:192.168.188.200,做转发。

（1）dir：128上编写脚本 vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh //内容如下

#! /bin/bash

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward #打开端口映射

ipv=/usr/sbin/ipvsadm

vip=192.168.188.200

rs1=192.168.188.129

rs2=192.168.188.137

#注意这里的网卡名字

ifdown ens33

ifup ens33

ifconfig ens33:2 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up

route add -host $vip dev ens33:2

$ipv -C

$ipv -A -t $vip:80 -s wrr

$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 1

$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

sh /usr/local/sbin/lvs_dr.sh 运行一下脚本

(2) 两台rs上也编写脚本 vim /usr/local/sbin/lvs_rs.sh//内容如下

#/bin/bash

vip=192.168.188.200

#把vip绑定在lo上，是为了实现rs直接把结果返回给客户端

ifdown lo

ifup lo

ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up

route add -host $vip lo:0

#以下操作为更改arp内核参数，目的是为了让rs顺利发送mac地址给客户端

#参考文档www.cnblogs.com/lgfeng/archive/2012/10/16/2726308.html

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

执行脚本 sh /usr/local/sbin/lvs_rs.sh

route -n

ip addr

第十八章 Linux集群架构

测试：

iptables -t nat -nvL

iptables -t nat -F

第十八章 Linux集群架构

ipvsadm -ln

第十八章 Linux集群架构

18.11 Keepalived+LVS DR

完整架构需要两台服务器（角色为dir）分别安装keepalived软件，目的是实现高可用，但keepalived本身也有负载均衡的功能，所以本次实验可以只安装一台keepalived, keepalived内置了ipvsadm的功能，所以不需要再安装ipvsadm包，也不用编写和执行那个lvs_dir的脚本

三台机器分别为：

dir（安装keepalived）188.128

rs1 188.129

rs2 188.137

vip 188.200

编辑keepalived配置文件 vim /etc/keepalived/keepalived.conf //内容请到https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/lvs_keepalived.conf 获取

vrrp_instance VI_1 {

#备用服务器上为 BACKUP

state MASTER

#绑定vip的网卡为ens33，你的网卡和阿铭的可能不一样，这里需要你改一下

interface ens33

virtual_router_id 51

#备用服务器上为90

priority 100

advert_int 1

authentication {

auth_type PASS

auth_pass aminglinux