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更新时间:2021/08/09 GMT+08:00
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搭建Keepalived Nginx高可用Web集群

操作场景

虚拟IP(VIP)主要用于弹性云服务器的主备切换,达到高可用性HA(High Availability)的目的。当主服务器发生故障无法对外提供服务时,动态将虚拟IP切换到备服务器,继续对外提供服务。

本文档以弹性云服务器的CentOS 7.4 64位操作系统为例,实现Keepalived+Nginx高可用WEB集群搭建。

背景知识

WEB集群是由多台Web服务器主机相互联结而形成的一种服务器体系结构,一般结构主要由负载均衡器和后端多个Web节点组成。用户访问请求首先进入负载均衡器,由它根据负载均衡策略将请求分配给后端某个Web应用节点。

本文档采用Nginx实现负载均衡。

网络拓扑

数据规划如下:

表1 数据规划

序号

产品

数量

规格

1

虚拟私有云(VPC)

1

192.168.0.0/16

子网(subnet)

1

192.168.0.0/24

2

弹性云服务器(ECS)

2

1vCPUs 1GB CentOS 7.4 64bit

子网IP(subnet IP)

2

ecs-HA1:192.168.0.10

ecs-HA2:192.168.0.20

3

弹性公网IP(EIP)

1

122.xx.xx.189

虚拟IP(VIP)

1

192.168.0.100

实现方式如下:
  • 将2台同子网的弹性云服务器配置Keepalived,一台为主服务器,一台为备份服务器。
  • 将这2台弹性云服务器绑定同一个虚拟IP。
  • 将虚拟IP与弹性公网IP绑定,从互联网可以访问绑定了该虚拟IP地址的主备云服务器。
图1 组网图
  • 实际环境按业务实际需要选择区域购买。
  • 所有云资源须在同一区域。

操作步骤

本场景整体操作流程如下:

图2 配置流程
  1. 创建虚拟私有云和子网

    1. 登录管理控制台。
    2. 选择“服务列表 > 网络 > 虚拟私有云”。
    3. 单击“创建虚拟私有云”。
      根据界面提示配置参数,请参考表2
      表2 配置参数

      参数

      示例

      VPC名称

      vpc-HA

      VPC网段

      192.168.0.0/16

      子网名称

      subnet-HA

      子网网段

      192.168.0.0/24

    4. 单击“立即创建”。

  2. 申请所需云资源

    1. 购买弹性云服务器。
      1. 登录管理控制台。
      2. 选择“服务列表 > 计算 > 弹性云服务器”。
      3. 单击“购买弹性云服务器”。
      4. 在"购买弹性云服务器"页面,根据界面提示配置参数,请参考表1
      5. 单击“立即购买”,购买弹性云服务器“ecs-HA1”和“ecs-HA2”。

        此示例未选购数据盘,实际环境使用时请按业务需求选购数据盘,并切实考虑两个节点之间业务数据一致性问题。

    2. 购买弹性公网IP。
      1. 登录管理控制台。
      2. 选择“服务列表 > 网络 > 弹性公网IP”。
      3. 单击“购买弹性公网IP”,根据界面提示配置参数。请参考表1
    3. 申请虚拟IP地址。
      1. 登录管理控制台。
      2. 选择“服务列表 > 网络 > 虚拟私有云”。
      3. 在左侧导航栏选择“子网”。
      4. 在“子网”列表中,单击子网名称。
      5. 在“IP地址管理”页签中,单击“申请虚拟IP地址”,根据界面提示配置参数。

  3. 配置弹性云服务器环境

    1. 配置弹性云服务器ecs-HA1环境。
      1. 绑定弹性公网IP 122.xx.xx.189到ecs-HA1。
        1. 登录管理控制台。
        2. 选择“服务列表 > 计算 > 弹性云服务器”。
        3. 在弹性云服务器列表,单击弹性云服务器名称ecs-HA1。
        4. 单击“弹性公网IP”页签,并单击“绑定弹性公网IP”。
        5. 在"绑定弹性公网IP"页面,选择网卡和弹性公网IP后,单击“确定”。
      2. 通过SSH连接ecs-HA1,执行以下命令安装nginx、keepalived软件包及相关依赖包。

        yum install nginx keepalived -y

      3. 执行以下命令,编辑nginx配置文件并保存。

        vim /etc/nginx/nginx.conf

        示例如下所示:

        user root;
        worker_processes 1;
        #error_log logs/error.log;
        #error_log logs/error.log notice;
        #error_log logs/error.log info;
        #pid logs/nginx.pid;
        events {
               worker_connections 1024;
        }  
        http {
             include mime.types;
             default_type application/octet-stream;
             #log_format main '$remote_addr  - $remote_user [$time_local] "$request" '
             # '$status $body_bytes_sent  "$http_referer" '
             # '"$http_user_agent"  "$http_x_forwarded_for"';
             #access_log logs/access.log main;
             sendfile on;
             #tcp_nopush on;
             #keepalive_timeout 0;
             keepalive_timeout 65;
             #gzip on;
             server {
                    listen 80;
                    server_name localhost;
                     #charset koi8-r;
                     #access_log logs/host.access.log main;            
                    location / {
                                root html;
                                index index.html index.html;
                              }
                              #error_page 404  /404.html;
                              # redirect server error pages to the static page /50x.html
                              error_page 500 502 503 504 /50x.html;
                              location =  /50x.html {
                                                    root html;
                                                    }
        
                  }
           }
      4. 执行以下命令,编辑index.html文件内容以演示访问效果并保存。

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

        示例如下所示:

        Welcome to ECS-HA1
      5. 执行以下命令,设置nginx服务开机自启动并启动服务。

        systemctl enable nginx

        systemctl start nginx.service

      6. Nginx单节点访问验证。
        图3 ECS-HA1访问验证
      7. 执行以下命令,编辑keepalived配置文件并保存。

        vim /etc/keepalived/keepalived.conf

        示例如下所示:

        ! Configuration File for keepalived
        global_defs {
        router_id master-node
        }
        vrrp_script chk_http_port {
                              script  "/etc/keepalived/chk_nginx.sh"
                              interval 2
                              weight -5
                              fall 2
                              rise 1
                             }
        vrrp_instance VI_1 {
                        state MASTER
                        interface eth0
                        mcast_src_ip 192.168.0.10
                        virtual_router_id 51
                        priority 101
                        advert_int 1
                        authentication {
                                      auth_type PASS
                                      auth_pass 1111
                                     }
                        unicast_src_ip 192.168.0.10                                   
                        virtual_ipaddress {
                                     192.168.0.100
                                     }
        track_script {
                   chk_http_port
                    }
        }
      8. 执行以下命令,编辑nginx监控脚本并保存。

        vim /etc/keepalived/chk_nginx.sh

        示例如下所示:

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

        chmod +x /etc/keepalived/chk_nginx.sh

      9. 执行以下命令,设置keepalived服务开机自启动并启动服务。

        systemctl enable keepalived

        systemctl start keepalived.service

    2. 配置弹性云服务器ecs-HA2环境。
      1. 将弹性公网IP 122.xx.xx.189从ecs-HA1解绑定。
        1. 登录管理控制台。
        2. 选择“服务列表 > 计算 > 弹性云服务器”。
        3. 在弹性云服务器列表,单击弹性云服务器名称ecs-HA1。
        4. 单击“弹性公网IP”页签。
        5. 在弹性公网IP为122.xx.xx.189所在行,单击“解绑”。
      2. 绑定弹性公网IP 122.xx.xx.189到ecs-HA2。
        1. 登录管理控制台。
        2. 选择“服务列表 > 计算 > 弹性云服务器”。
        3. 在弹性云服务器列表,单击弹性云服务器名称ecs-HA2。
        4. 单击“弹性公网IP”页签。
        5. 单击“绑定弹性公网IP”
        6. 选择网卡和弹性公网IP后,单击“确定”。
      3. 通过ssh连接ecs-HA2,执行以下命令,安装nginx、keepalived软件包及相关依赖包。

        yum install nginx keepalived -y

      4. 执行以下命令,编辑nginx配置文件。

        vim /etc/nginx/nginx.conf

        内容示例如下:

        user root;
        worker_processes 1;
        #error_log logs/error.log;
        #error_log logs/error.log notice;
        #error_log logs/error.log info;
        #pid logs/nginx.pid;
        events {
              worker_connections 1024;
              }
        http {
             include mime.types;
             default_type application/octet-stream;
             #log_format main '$remote_addr  - $remote_user [$time_local] "$request" '
             # '$status $body_bytes_sent  "$http_referer" '
             # '"$http_user_agent"  "$http_x_forwarded_for"';
             #access_log logs/access.log main;
             sendfile on;
             #tcp_nopush on;
             #keepalive_timeout 0;
             keepalive_timeout 65;
             #gzip on;
             server {
                  listen 80;
                  server_name localhost;
                  #charset koi8-r;
                  #access_log logs/host.access.log main;
                  location / {
                            root html;
                            index index.html index.htm;
                            }
                  #error_page 404  /404.html;
                  # redirect server error pages to the static page /50x.html
                  error_page 500 502 503 504 /50x.html;
                  location =  /50x.html {
                                      root html;
                                      }
                  }
        }
      5. 执行以下命令,编辑index.html文件内容以演示访问效果。

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

        内容示例如下:

        Welcome to ECS-HA2
      6. 执行以下命令,设置nginx服务开机自启动并启动服务。

        systemctl enable nginx

        systemctl start nginx.service

      7. Nginx单节点访问测试。
        图4 ECS-HA2验证结果
      8. 执行以下命令,编辑keepalived配置文件。

        vim /etc/keepalived/keepalived.conf

        内容示例如下:

        ! Configuration File for keepalived
        global_defs {
        router_id master-node
        }
        vrrp_script chk_http_port {
                  script  "/etc/keepalived/chk_nginx.sh"
                  interval 2
                  weight -5
                  fall 2
                  rise 1
                }
        vrrp_instance VI_1 {
             state BACKUP
             interface eth0
             mcast_src_ip 192.168.0.20
             virtual_router_id 51
             priority 100
             advert_int 1
             authentication {
                       auth_type PASS
                       auth_pass 1111
                       }
             unicast_src_ip 192.168.0.20                                                   
             virtual_ipaddress {
                            192.168.0.100
                            }
        track_script {
             chk_http_port
             }
        }
      9. 执行以下命令,编辑nginx监控脚本并添加执行权限。

        vim /etc/keepalived/chk_nginx.sh

        内容示例如下:

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

        chmod +x /etc/keepalived/chk_nginx.sh

      10. 执行以下命令,设置keepalived服务开机自启动并启动服务。

        systemctl enable keepalived

        systemctl start keepalived

  4. 绑定虚拟IP

    1. 将弹性公网IP 122.xx.xx.189从ecs-HA2解绑定。
    2. 将虚拟IP绑定到弹性云服务器ecs-HA1。
      1. 登录管理控制台。
      2. 选择“服务列表 > 网络 > 虚拟私有云”。
      3. 在左侧导航栏选择“子网”。
      4. 在“子网”列表中,单击子网名称。
      5. 选择“IP地址管理”页签,在虚拟IP所在行的操作列下单击绑定服务器
      6. 在弹出的页面,选择ecs HA1服务器。
      7. 为已绑定虚拟IP的弹性云服务器手工配置虚拟IP地址,详细步骤请参考为虚拟IP地址绑定弹性公网IP或弹性云服务器
    3. 参考2将虚拟IP绑定到弹性云服务器ecs-HA2。
    4. 将虚拟IP绑定弹性公网IP 122.xx.xx.189。
      1. 登录管理控制台。
      2. 选择“服务列表 > 网络 > 虚拟私有云”。
      3. 在左侧导航栏选择“子网”。
      4. 在“子网”列表中,单击子网名称。
      5. 选择“IP地址管理”页签,在虚拟IP所在行的操作列下单击“绑定弹性公网IP”。
      6. 在弹出的页面,选择弹性公网IP 122.xx.xx.189。
      7. 单击“确定”。

验证结果

  1. 执行reboot分别重启ecs-HA1和ecs-HA2。
  2. 通过管理控制台远程登录到ecs-HA1。
  3. 执行以下命令,查看虚拟IP是否有绑定到ecs-HA1的eth0网卡上。

    ip addr show

    图5,表示虚拟IP已经绑定到ecs-HA1的eth0网卡上。

    图5 查看ecs-HA1的虚拟IP
  4. 通过浏览器访问弹性公网IP,验证是否可以访问到ecs-HA1节点上的Web页面。

    图6所示,表示访问正常。

    图6 访问验证ecs-HA1
  5. 执行以下命令,停止ecs-HA1上的keepalived服务。

    systemctl stop keepalived.service

  6. 执行以下命令,查看服务器ecs-HA2是否有接管虚拟IP。

    ip addr show

    图7 查看ecs-HA2的虚拟IP
  7. 通过浏览器访问弹性公网IP,验证是否可以访问到ecs-HA2节点上的Web页面。

    图8所示,表示访问正常。

    图8 访问验证ecs-HA2
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