Category: Cluster Load Balancing and High Availability Tool (集群负载均衡加高可用工具)

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[实验] Nginx + Keepalived 网站服务负载均衡加高可用的实现

纪念：站主于 2021 年 2 月完成了此开源实验，并将过程中的所有命令经过整理和注释以后，形成以下教程

步骤一：拓扑图

1.1 服务器列表

client enp1s0: 172.16.1.99

proxy1 enp1s0: 172.16.0.101
enp7s0: 172.16.1.101
virtual IP: 172.16.1.100

proxy2 enp1s0: 172.16.0.102
enp7s0: 172.16.1.102

web1 enp1s0: 172.16.0.11

web2 enp1s0: 172.16.0.12

1.2 拓扑图

                      proxy1                                       web1
                      enp7s0:172.16.1.101 enp1s0:172.16.0.101      enp1s0:172.16.0.11
                      virtual IP:172.16.1.100
client
enp1s0:172.16.1.99
                      proxy2                                       web2
                      enp7s0:172.16.1.102 enp1s0:172.16.0.102      enp1s0:172.16.0.12

1.3 拓扑图简介

1) web1 安装 Nginx，web2 安装 Apache 实现网站服务
2) proxy1 和 proxy2 安装 Nginx 实现网站代理，轮询代理 web1、web2 上的网站服务实现负载均衡
3) 虚拟 IP 172.16.1.90 通过 Keepalived 默认放在 proxy1 的 enp7s0 网卡上，如果 proxy1 宕机或者检测到自己 Nginx 代理进程死掉，则虚拟 IP 172.16.1.90 则挂在 proxy2 的 enp7s0 网卡上实现高可用
4) 如果 web1 和 web2 中有一台服务器宕机，则 proxy1 和 proxy2 会自动不再向这台服务器请求网站服务，直到它恢复正常
5) 最终达到的效果是 client 向虚拟 IP 请求网站服务，此时如果 proxy1 正常就代表虚拟 IP 轮询调度 web1 和 web2 上的网站服务，再返回给 client。如果 proxy1 宕机则由 proxy2 代表虚拟 IP 完成次操作

步骤二： 系统环境要求

1) 所有服务器的系统都需要是 CentOS 8 版本
2) 所有服务器都要关闭防火墙
3) 所有服务器都要关闭 SELinux
4) 所有服务器系统都要配置好可用的软件源
5) 需要按照拓扑图给对应的服务器配置好 IP 地址和主机名
6) client 的 enp1s0 网卡、proxy1 的 enp7s0 网卡和 proxy2 的 enp7s0 网卡要可以相互 ping 通自己和对方的 IP
7) proxy1 的 enp1s0 网卡、proxy2 的 enp1s0 网卡、web1 的 enp1s0 网卡和 web2 的 enp1s0 网卡要可以相互 ping 通自己和对方的 IP 地址

步骤三：搭建网站服务

3.1 在 web1 上搭建网站服务

3.1.1 在 web1 上安装 Nginx

（只在 web1 上执行以下步骤）

# yum -y install nginx
3.1.2 给 web1 制定网页

（只在 web1 上执行以下步骤）

# echo web1 > /usr/share/nginx/html/index.html
3.1.3 启动 Nginx 并将它设置为开机自启

（只在 web1 上执行以下步骤）

# systemctl enable --now nginx

3.2 在 web2 上搭建网站服务

3.2.1 在 web2 上安装 Apache

（只在 web2 上执行以下步骤）

# yum -y install httpd
3.2.2 给 web2 制定网页

（只在 web2 上执行以下步骤）

# echo web2 > /var/www/html/index.html
3.2.3 启动 Apache 并将它设置为开机自启

（只在 web2 上执行以下步骤）

# systemctl enable --now httpd

步骤四：搭建代理服务

4.1 安装 Nginx

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# yum -y install nginx

4.2 修改 Nginx 配置文件

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# vi /etc/nginx/nginx.conf

将部分内容修改如下：

......
http {
    upstream webserver {
        server 172.16.0.11:80;
        server 172.16.0.12:80;
    }
......
    server {
        listen       80;

        location / {
        proxy_pass http://webserver;
        }
    }
......
}

4.3 启动 Nginx 并将它设置为开机自启

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# systemctl enable --now nginx

步骤五：搭建高可用服务

5.1 安装 Keepalived

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# yum -y install keepalived

5.2 创建 Keepalived 检查脚本

5.2.1 创建 Keepalived 检查脚本

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# vi /etc/keepalived/nginx_check.sh

创建以下内容：

#!/bin/bash

if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ];then
    systemctl stop nginx
    sleep 5
    if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ];then
        killall keepalived
    fi
fi

（补充：这里以检测 Nginx 没启动就启动 Nginx，5 秒后 Nginx 要是还没有启动就关闭 keepalived 为例）

5.2.2 给 Keepalived 检查脚本执行权限

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# chmod u+x /etc/keepalived/nginx_check.sh

5.3 修改 proxy1 上的 Keepalived 配置文件

（只在 proxy1 上执行以下步骤）

# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

将全部内容修改如下：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id proxy1
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
    interval 2
    weight 20
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface enp7s0
    virtual_router_id 90
    priority 101
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
    chk_nginx
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.1.100
    }
}

（
补充：
1) script “/etc/keepalived/nginx_check.sh” 代表使用的检测脚本是 /etc/keepalived/nginx_check.sh
2) interface enp7s0 代表虚拟 IP 将挂载在 enp7s0 网卡上
3) priority 代表修建级是 101，数字越大优先级越高
4) 172.16.1.100 代表虚拟 IP 是 172.16.1.100
）

5.4 修改 proxy2 上的 Keepalived 配置文件

（只在 proxy2 上执行以下步骤）

# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

将全部内容修改如下：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id proxy1
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_script chk_nginx {
     script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"
     interval 2
     weight 20
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface enp7s0
    virtual_router_id 90
    priority 99
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
    chk_nginx
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.1.100
    }
}

（
补充：
1) script “/etc/keepalived/nginx_check.sh” 代表使用的检测脚本是 /etc/keepalived/nginx_check.sh
2) interface enp7s0 代表虚拟 IP 将挂载在 enp7s0 网卡上
3) priority 代表修建级是 99，数字越大优先级越高
4) 172.16.1.100 代表虚拟 IP 是 172.16.1.100
）

5.5 启动 Keepalived 并将它设置为开机自启

（分别在 proxy1 和 proxy2 上执行以下步骤）

# systemctl enable --now keepalived.service

步骤六：测试网站负载均衡加高可用

6.1 正常情况下测试网站服务

（只在 client 上执行以下步骤）

# curl 172.16.1.100

（补充：重复以上命令会发现重复显示 web1 和 web2）

6.2 在单节点故障的情况下测试网站服务

6.2.1 关闭 proxy1、proxy2、web1、web2 中的任意一台服务器

（只在 proxy1、proxy2、web1、web2 中的任意一台服务器上执行以下步骤）

# poweroff
6.2.2 测试网站服务

（只在 client 上执行以下步骤）

# curl 172.16.1.100

（补充：重复以上命令会发现重复显示 web1 和 web2）