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私有网络用 HAVIP+Keepalived 搭建高可用主备集群 - 最佳实践

发布时间：2021-09-25 00:00| 有位朋友查看

简介：本文将介绍如何在腾讯云 VPC 内通过 keepalived 软件 + 高可用虚拟 IP (HAVIP) 搭建高可用主备集群。说明：目前 HAVIP 产品处于灰度优化中，切换的时延在10s左右，如有需要，请提交内测申请。基本原理通常高可用主备集群包含2台服务器，一台主服务器处……

本文将介绍如何在腾讯云 VPC 内通过 keepalived 软件 + 高可用虚拟 IP (HAVIP) 搭建高可用主备集群。

说明：

目前 HAVIP 产品处于灰度优化中，切换的时延在10s左右，如有需要，请提交内测申请。

基本原理

通常高可用主备集群包含2台服务器，一台主服务器处于某种业务的激活状态（即 Active 状态），另一台备服务器处于该业务的备用状态（即 Standby 状态），它们共享同一个 VIP（Virtual IP）。同一时刻，VIP 只在一台主设备上生效，当主服务器出现问题时，备用服务器接管 VIP 继续提供服务。高可用主备模式有着广泛的应用，例如，MySQL 主备切换、Nginx Web 接入。

在 VPC 的云服务器间可以通过部署 Keepalived 来实现高可用主备集群。Keepalived 是基于 vrrp 协议的一款高可用软件，Keepalived 配置通过 keepalived.conf 文件完成。

在传统的物理网络中，可以通过 keepalived 的 VRRP 协议协商主备状态，其原理是：主设备周期性发送免费 ARP 报文刷新上联交换机的 MAC 表或终端 ARP 表，触发 VIP 迁移到主设备上。
在腾讯云 VPC 中，支持部署 keepalived 来搭建主备高可用集群。与物理网络相比，主要区别是：
- 使用的 VIP 必须是从腾讯云申请的高可用虚拟 IP (HAVIP) 。
- VIP 有子网属性，只能在同一个子网下的机器间宣告绑定。

注意事项

推荐使用单播方式进行 VRRP 通信。
强烈推荐使用 Keepalived（1.2.24版本及以上）。
确保已经配置以下 garp 相关参数。因为 keepalived 依赖 ARP 报文更新 IP 信息，如果缺少以下参数，会导致某些场景下，主设备不发送 ARP 导致通信异常。
```
garp_master_delay 1
garp_master_refresh 5
```
确保同一 VPC 下的每个主备集群需要配置不同的 vrrp router id。
确定没有采用 strict 模式，即需要删除“vrrp_strict” 配置。
控制单个网卡上配置的 VIP 数量，建议目前在单个网卡绑定的高可用虚拟 IP 数量不超过5个。如果需要使用多个虚拟 IP，建议在 keepalived 配置文件的 global_defs 段落添加或修改配置“vrrp_garp_master_repeat 1”。

操作步骤

注意：

本文操作步骤均以如下环境条件为例，实际操作时，请您务必使用实际环境参数进行替换。

主节点云服务器：HAVIP-01，172.16.16.5

备节点云服务器：HAVIP-02，172.16.16.6

高可用HAVIP：172.16.16.12

弹性公网IP：81.71.14.118

镜像版本：CentOS 7.6 64位

步骤1：申请 VIP

登录私有网络控制台。
在左侧导航栏中，选择【IP 与网卡】>【高可用虚拟 IP】。
在 HAVIP 管理页面，选择所在地域，单击【申请】。
在弹出的【申请高可用虚拟 IP】对话框中输入名称，选择 HAVIP 所在的私有网络和子网等信息，单击【确定】即可。

说明：

HAVIP 的 IP 地址可以自动分配，也可以手动填写。如果您选择手动填写，请确认填写内网 IP 在所属子网网段内，且不属于系统保留 IP。例如，所属子网网段为：10.0.0.0/24，则可填的内网 IP 范围为：10.0.0.2 - 10.0.0.254。

申请成功的 HAVIP 如下图所示。

步骤2：在主服务器和备服务器上安装 keepalived 软件（推荐1.2.24版本及以上）

本文以 CentOS 7.6镜像类型服务器为例提供 keepalived 的安装方法，如有其他需求，请联系技术支持人员。

查看 keepalived 软件包版本号是否符合要求。
```
yum list keepalived
```
- 是 = 执行2
- 否 = 执行3
使用 yum 方式安装软件包。
```
yum install -y keepalived
```

使用源码方式安装软件包。

tar zxvf keepalived-1.2.24.tar.gz
cd keepalived-1.2.24
./configure --prefix=/
make; make install
chmod +x /etc/init.d/keepalived   //防止出现 env: /etc/init.d/keepalived: Permission denied

步骤3：配置 keepalived，绑定高可用 VIP 到主备云服务器

登录主节点云服务器 HAVIP-01，执行 vim /etc/keepalived/keepalived.conf，修改相关配置。

! 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 LVS_DEVEL
vrrp_skip_check_adv_addr
vrrp_garp_interval 0
vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_script checkhaproxy
{
script "/etc/keepalived/do_sth.sh"
interval 5
}
vrrp_instance VI_1 {
#注意主备参数选择
state BACKUP                # 设置初始状态为“备“
interface eth0          # 设置绑定 VIP 的网卡 例如 eth0  
virtual_router_id 51    # 配置集群 virtual_router_id 值
nopreempt               # 设置非抢占模式
preempt_delay 10
priority 100              # 设置优先级，值越大优先级越高
advert_int 1        
authentication {
   auth_type PASS
   auth_pass 1111
}
unicast_src_ip 172.16.16.5  # 设置本机内网IP地址
unicast_peer {
   172.16.16.6             # 对端设备的 IP 地址
}
virtual_ipaddress {
   172.16.16.12           # 设置高可用虚拟 VIP 
}
notify_master "/etc/keepalived/notify_action.sh MASTER"
notify_backup "/etc/keepalived/notify_action.sh BACKUP"
notify_fault "/etc/keepalived/notify_action.sh FAULT"
notify_stop "/etc/keepalived/notify_action.sh STOP"
garp_master_delay 1    # 设置当切为主状态后多久更新 ARP 缓存
garp_master_refresh 5   # 设置主节点发送 ARP 报文的时间间隔
   track_interface {
           eth0               # 使用绑定 VIP 的网卡 例如 eth0
   }
track_script {
  checkhaproxy 
}
}

按“esc”退出编辑状态，输入:wq!保存并退出。

登录备节点云服务器 HAVIP-02，执行 vim /etc/keepalived/keepalived.conf，修改相关配置。

! 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 LVS_DEVEL
vrrp_skip_check_adv_addr
vrrp_garp_interval 0
vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_script checkhaproxy
{
script "/etc/keepalived/do_sth.sh"
interval 5
}
vrrp_instance VI_1 {
#注意主备参数选择
state BACKUP                # 设置初始状态为“备“
interface eth0          # 设置绑定 VIP 的网卡 例如 eth0  
virtual_router_id 51    # 配置集群 virtual_router_id 值
nopreempt               # 设置非抢占模式
preempt_delay 10
priority 50              # 设置优先级，值越大优先级越高
advert_int 1        
authentication {
   auth_type PASS
   auth_pass 1111
}
unicast_src_ip 172.16.16.6  # 设置本机内网 IP 地址
unicast_peer {
   172.16.16.5             # 对端设备的 IP 地址
}
virtual_ipaddress {
   172.16.16.12           # 设置高可用虚拟 VIP 
}
notify_master "/etc/keepalived/notify_action.sh MASTER"
notify_backup "/etc/keepalived/notify_action.sh BACKUP"
notify_fault "/etc/keepalived/notify_action.sh FAULT"
notify_stop "/etc/keepalived/notify_action.sh STOP"
garp_master_delay 1    # 设置当切为主状态后多久更新 ARP 缓存
garp_master_refresh 5   # 设置主节点发送ARP报文的时间间隔
   track_interface {
           eth0               # 使用绑定 VIP 的网卡 例如 eth0
   }
track_script {
  checkhaproxy 
}
}

按“esc”退出编辑状态，输入:wq!保存并退出。
重启 keepalived 进程使配置生效。
```
systemctl start keepalived
```

检查两台云服务器的主备状态，并确认 HAVIP 已经正确的绑定到主备服务器。

说明：

此示例中 HAVIP-01 的优先级更高，所以正常情况下，HAVIP-01 将被选择为主节点。

登录高可用虚拟 IP 控制台，可以看到 HAVIP 绑定的云服务器为主节点云 HAVIP-01，如下图所示。

步骤4：VIP绑定弹性公网IP（可选）

在高可用虚拟 IP 控制台，单击步骤一中申请的 HAVIP 所在行的【绑定】。
在弹出的【绑定弹性公网 IP 】对话框中选择待绑定的 EIP，并单击【确定】。如果没有可用的 EIP，请先在弹性公网 IP控制台申请。

步骤5：使用 notify_action.sh 进行简单的日志记录（可选）

keepalived 主要日志仍然记录在“/var/log/message”中，可以通过添加 notify 的脚本来进行简单的日志记录。

登录云服务器，执行 vim /etc/keepalived/notify_action.sh 命令添加脚本“notify_action.sh”，脚本内容如下：

#!/bin/bash
#/etc/keepalived/notify_action.sh
log_file=/var/log/keepalived.log
log_write()
{
echo "[`date '+%Y-%m-%d %T'`] $1" >$log_file
}
[ ! -d /var/keepalived/ ] && mkdir -p /var/keepalived/
case "$1" in
"MASTER" )
   echo -n "$1" /var/keepalived/state
   log_write " notify_master"
   echo -n "0" /var/keepalived/vip_check_failed_count
   ;;
   "BACKUP" )
   echo -n "$1" /var/keepalived/state
   log_write " notify_backup"
   ;;
   "FAULT" )
   echo -n "$1" /var/keepalived/state
   log_write " notify_fault"
   ;;
   "STOP" )
   echo -n "$1" /var/keepalived/state
   log_write " notify_stop"
   ;;
*)
   log_write "notify_action.sh: STATE ERROR!!!"
   ;;
esac

执行 chmod a+x /etc/keepalived/notify_action.sh 修改脚本权限。

步骤6：验证主备倒换时 VIP 及外网 IP 是否正常切换

通过重启 keepalived 进程、重启子机等方式模拟主机故障，检测 VIP 是否能正常迁移。

如果完成了主备切换，则可以看到控制台的绑定主机已经切换为 backup 云服务器。
另外，也可以从 VPC 内 ping VIP 的方式，查看网络中断到恢复的时间间隔，每切换一次，ping 中断的时间大约为4秒。从公网侧 ping HAVIP 绑定的 EIP，可以查看网络中断到恢复的时间间隔，每切换一次，ping 中断的时间大致为4秒。

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基本原理

注意事项

操作步骤

步骤1：申请 VIP

步骤2：在主服务器和备服务器上安装 keepalived 软件（推荐1.2.24版本及以上）

步骤3：配置 keepalived，绑定高可用 VIP 到主备云服务器

步骤4：VIP绑定弹性公网IP（可选）

步骤5：使用 notify_action.sh 进行简单的日志记录（可选）

步骤6：验证主备倒换时 VIP 及外网 IP 是否正常切换

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步骤3：配置 keepalived，绑定高可用 VIP 到主备云服务器

步骤4：VIP绑定弹性公网IP（可选）

步骤5：使用 notify_action.sh 进行简单的日志记录（可选）

步骤6：验证主备倒换时 VIP 及外网 IP 是否正常切换

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