使用keepalived实现双机热备

时间：2023-01-03 00:33:47

通常说的双机热备是指两台机器都在运行，但并不是两台机器都同时在提供服务。
当提供服务的一台出现故障的时候，另外一台会马上自动接管并且提供服务，而且切换的时间非常短。
下面来以keepalived结合tomcat来实现一个web服务器的双机热备。
keepalived的工作原理是VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）虚拟路由冗余协议。
在VRRP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。

Vrrp中存在着一种选举机制，用以选出提供服务的路由即主控路由，其他的则成了备份路由。当主控路由失效后，备份路由中会重新选举出一个主控路由，来继续工作，来保障不间断服务。
我们在本文中的测试环境如下
两台物理服务器和一个虚拟服务器(vip):
master：redhat 2.6.18-53.el5  192.168.8.4
backup: redhat 2.6.18-53.el5  192.168.8.6
vip： 192.168.8.100
测试环境的网络topology图如下:
使用keepalived实现双机热备
节点A 192.168.8.4 (主节点), 节点B 192.168.8.6(备用节点)，虚拟IP(对外提供服务的IP 192.168.8.100)
在这种模式下，虚拟IP在某时刻只能属于某一个节点，另一个节点作为备用节点存在。
当主节点不可用时，备用节点接管虚拟IP（即虚拟IP漂移至节点B），提供正常服务。
keepalived的原理可以这样简单理解:
keepalived安装在两台物理服务器上，并相互监控对方是否在正常运行。
当节点A正常的时候:节点A上的keepalived会将下面的信息广播出去:
192.168.8.100 这个IP对应的MAC地址为节点A网卡的MAC地址
图中的其它电脑如客户端和NodeB会更新自己的ARP表，对应192.168.8.100的MAC地址=节点A网卡的MAC地址。
当节点A发生故障的时候，节点B上的keepalived会检测到，并且将下面的信息广播出去:
192.168.8.100 这个IP对应的MAC地址为节点B网卡的MAC地址
图中的其它电脑如客户端会更新自己的ARP表，对应192.168.8.100的MAC地址=节点B网卡的MAC地址。

1,在主备机器上安装keepalived，
步骤如下:下载keepalived-1.1.15.tar.gz，然后解压安装
#tar zxvf keepalived-1.1.15.tar.gz
#cd keepalived-1.1.15
#./configure
#make
#make install
2,配置keepalived
配置中的state MASTER决定了节点为主节点
priority决定了优先级，比如在有多个备用节点的时候，主节点故障后优先级值大的接管。
主节点的配置如下:

  1. global_defs {
  2. router_id NodeA
  3. }
  4. vrrp_instance VI_1 {
  5. state MASTER    #设置为主服务器
  6. interface eth0  #监测网络接口
  7. virtual_router_id 51  #主、备必须一样
  8. priority 100   #(主、备机取不同的优先级，主机值较大，备份机值较小,值越大优先级越高)
  9. advert_int 1   #VRRP Multicast广播周期秒数
  10. authentication {
  11. auth_type PASS  #VRRP认证方式，主备必须一致
  12. auth_pass 1111   #(密码)
  13. }
  14. virtual_ipaddress {
  15. 192.168.8.100/24  #VRRP HA虚拟地址
  16. }

备用节点的配置如下:

  1. global_defs {
  2. router_id NodeB
  3. }
  4. vrrp_instance VI_1 {
  5. state BACKUP    #设置为主服务器
  6. interface eth0  #监测网络接口
  7. virtual_router_id 51  #主、备必须一样
  8. priority 90   #(主、备机取不同的优先级，主机值较大，备份机值较小,值越大优先级越高)
  9. advert_int 1   #VRRP Multicast广播周期秒数
  10. authentication {
  11. auth_type PASS  #VRRP认证方式，主备必须一致
  12. auth_pass 1111   #(密码)
  13. }
  14. virtual_ipaddress {
  15. 192.168.8.100/24  #VRRP HA虚拟地址
  16. }

3,启动keepalived:
keepalived -D -f /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf
查看log消息:
tail -f /var/log/messages
启动主节点A后的日志为:会广播ARP消息

  1. [root@srv4 ~]# tail -f /var/log/messages
  2. Sep 20 01:45:29 srv4 Keepalived_vrrp: Configuration is using : 34546 Bytes
  3. Sep 20 01:45:29 srv4 Keepalived_vrrp: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), fd(8,9)]
  4. Sep 20 01:45:30 srv4 Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
  5. Sep 20 01:45:31 srv4 Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
  6. Sep 20 01:45:31 srv4 Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
  7. Sep 20 01:45:31 srv4 Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.8.100
  8. Sep 20 01:45:31 srv4 Keepalived_vrrp: Netlink reflector reports IP 192.168.8.100 added
  9. Sep 20 01:45:31 srv4 Keepalived_healthcheckers: Netlink reflector reports IP 192.168.8.100 added
  10. Sep 20 01:45:31 srv4 avahi-daemon[4029]: Registering new address record for 192.168.8.100 on eth0.
  11. Sep 20 01:45:36 srv4 Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.8.100

通过ip a 命令可以看到192.168.8.100/24绑定到了eth0上

  1. [root@srv4 bin]# ip a
  2. 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue
  3. link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
  4. inet 127.0.0.1/8 scope host lo
  5. inet6 ::1/128 scope host
  6. valid_lft forever preferred_lft forever
  7. 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
  8. link/ether 00:0c:29:50:2d:9d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  9. inet 192.168.8.4/24 brd 192.168.8.255 scope global eth0
  10. inet 192.168.8.100/24 scope global secondary eth0
  11. inet6 fe80::20c:29ff:fe50:2d9d/64 scope link
  12. valid_lft forever preferred_lft forever

启动备用节点B后的日志为:

  1. Sep 20 01:47:31 hadoopsrv Keepalived_vrrp: Configuration is using : 34262 Bytes
  2. Sep 20 01:47:31 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
  3. Sep 20 01:47:31 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), fd(7,8)]
  4. Sep 20 01:47:31 hadoopsrv Keepalived: Starting VRRP child process, pid=20567

4，在两台机器上安装tomcat，安装步骤省略
安装完成后在节点A的机器上创建一个html文件内容如下

  1. this is the test page
  2. <br>
  3. from server 192.168.8.4

通过下面的url验证能够正常访问
http://192.168.8.4:8080/test/test.html

安装完成后在节点B的机器上创建一个html文件内容如下

  1. this is the test page
  2. <br>
  3. from server 192.168.8.6

通过下面的url验证能够正常访问
http://192.168.8.6:8080/test/test.html
在主节点，节点A正常的时候通过下面的url访问
192.168.8.100:8080/test/test.html
返回的内容应该为主节点上的html

  1. this is the test page
  2. <br>
  3. from server 192.168.8.4

将节点A的keepalived停止: killall keepalived
通过下面的url访问
192.168.8.100:8080/test/test.html
返回的内容应该为备用节点上的内容

  1. this is the test page
  2. <br>
  3. from server 192.168.8.6

同时查看节点B的日志:发现节点B转为主节点并且会广播ARP消息

  1. Sep 20 01:55:44 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
  2. Sep 20 01:55:45 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
  3. Sep 20 01:55:45 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
  4. Sep 20 01:55:45 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.8.100
  5. Sep 20 01:55:45 hadoopsrv avahi-daemon[3769]: Registering new address record for 192.168.8.100 on eth0.
  6. Sep 20 01:55:50 hadoopsrv Keepalived_vrrp: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 192.168.8.100

本文的目的主要是演示keepalived实现双机热备的功能和过程。
对于应用本身(tomcat)发生错误，以及"脑裂"等问题是不能解决的。

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