基于HAProxy+Keepalived高可用负载均衡web服务的搭建

本文涉及的产品
云数据库 RDS MySQL,集群系列 2核4GB
推荐场景:
搭建个人博客
传统型负载均衡 CLB,每月750个小时 15LCU
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
简介: 一 原理简介1.HAProxyHAProxy提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理,支持虚拟主机,它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点,这些站点通常又需要会话保持或七层处理。
 

一 原理简介

1.HAProxy
HAProxy提供高可用性、负载均衡以及基于TCP和HTTP应用的代理,支持虚拟主机,它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点,这些站点通常又需要会话保持或七层处理。HAProxy运行在时下的硬件上,完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进当前的架构中, 同时可以保护web服务器不被暴露到网络上。
2.Keepalived
Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案,可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会有2台服务器运行Keepalived,一台为主服务器(MASTER),一台为备份服务器(BACKUP),但是对外表现为一个虚拟IP,主服务器会发送特定的消息给备份服务器,当备份服务器收不到这个消息的时候,即主服务器宕机的时候,备份服务器就会接管虚拟IP,继续提供服务,从而保证了高可用性。Keepalived是VRRP的完美实现。
3.vrrp协议
在现实的网络环境中,两台需要通信的主机大多数情况下并没有直接的物理连接。对于这样的情况,它们之间路由怎样选择?主机如何选定到达目的主机的下一跳路由,这个问题通常的解决方法有两种:
 在主机上使用动态路由协议(RIP、OSPF等)
 在主机上配置静态路由
很明显,在主机上配置动态路由是非常不切实际的,因为管理、维护成本以及是否支持等诸多问题。配置静态路由就变得十分流行,但路由器(或者说默认网关default gateway)却经常成为单点故障。VRRP的目的就是为了解决静态路由单点故障问题,VRRP通过一竞选(election)协议来动态的将路由任务交给LAN中虚拟路由器中的某台VRRP路由器。


二 运行环境

1.系统
CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)
2.应用软件
haproxy-1.5.14-3.el7.x86_64
keepalived-1.2.13-7.el7.x86_64
httpd-2.4.6-45.el7.centos.x86_64
php-5.4.16-42.el7.x86_64
mariadb-server-5.5.52-1.el7.x86_64
mariadb.x86_64
wordpress-4.3.1-zh_CN.zip
nfs-utils-1.3.0-0.33.el7.x86_64
rpcbind-0.2.0-38.el7.x86_64
3.IP配置
负载均衡器
DIP1:172.18.67.13
DIP2:172.18.67.14
后端Real Server
RIP1:172.18.67.11
RIP2:172.18.67.12
数据库服务器
MIP:172.18.67.1
客户端IP
IP:172.18.67.3
VIP:172,.18.67.33


三 架构拓扑及应用软件安装

1.拓扑图


2.部署应用软件
在IP为172.18.67.13与172.18.67.14的服务器上安装部署haproxy、keepalived

[root@inode2 ~]# yum install haproxy keepalived -y
[root@inode3 ~]# yum install haproxy keepalived -y


在IP为172.18.67.11与172.18.67.12的服务器上安装部署httpd、php

[root@inode4 ~]# yum install httpd php -y
[root@inode5 ~]# yum install httpd php -y


在IP为172.18.67.1的服务器上部署mariadb、mariadb-server、php-mysql

[root@inode6 ~]# yum install mariadb mariadb-server php-mysql -y


另外由于数据库采用文件共享的方式,所以还要安装nfs,分别在Real Server端和数据库服务器端安装nfs的应用软件nfs-utils、rpcbind

[root@inode4 ~]# yum install nfs-utils rpcbind -y
[root@inode5 ~]# yum install nfs-utils rpcbind -y
[root@inode6 ~]# yum install nfs-utils rpcbind -y

 

四 配置

1.Real Server配置
在这里我们将IP为172.18.67.11和172.18.67.12的服务器80端口设置为动态资源站,将IP为172.18.67.11和172.18.67.12的8080端口服务器模拟另两台服务器设置成静态资源站:将wordpress应用分别解压至/var/www/html/下,并修改该目录的属主和属组

[root@inode4 ~]# unzip wordpress-4.3.1-zh_CN.zip -C /var/www/html/
[root@inode4 ~]# chown -R apache:apache /var/www/html/wordpress
[root@inode5 ~]# unzip wordpress-4.3.1-zh_CN.zip -C /var/www/html/
[root@inode5 ~]# chown -R apache:apache /var/www/html/wordpress


修改后端Server的httpd配置文件将网站目录从默认的/var/www/html修改为/var/www/html/wordpress。
2.nfs配置
数据库端修改配置文件

[root@inode6 ~]# vim /etc/exports
/data/ 172.18.67.11(rw,async)
/data/ 172.18.67.12(rw,async)


修改保存完毕后启动Real Server和数据库服务器的nfs应用

[root@inode4 ~]# systemctl start rpcbind
[root@inode4 ~]# systemctl start nfs
[root@inode5 ~]# systemctl start rpcbind
[root@inode5 ~]# systemctl start nfs
[root@inode6 ~]# systemctl start rpcbind
[root@inode6 ~]# systemctl start nfs


创建数据存放目录及修改权

[root@inode6 ~]# mkdir /data
[root@inode6 ~]# chown -R mysql:mysql /data


修改数据库配置文件数据存储目录

[root@inode6 ~]# vim /etc/my.cnf
datadir=/data/


启动数据库

[root@inode6 ~]# systemctl start mariadb-server


将数据库目录挂载至web动态资源服务器

[root@inode4 ~]# mount -t nfs 172.18.67.1:/data/ /mnt
[root@inode5 ~]# mount -t nfs 172.18.67.1:/data/ /mnt


3.keepalived配置
MASTER

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
    root@localhost
   }
   notification_email_from keepalived@localhost
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id inode2
   vrrp_macst_group4 224.0.67.67
}
vrrp_instance http {
    state MASTER
    interface eno16777736
    virtual_router_id 67
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
    auth_pass lKZvQVv9
    }
    virtual_ipaddress {
        172.18.67.33/16 dev eno16777736
    }
}
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}


BACKUP

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
    root@localhost
   }
   notification_email_from keepalived@localhost
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id inode2
   vrrp_macst_group4 224.0.67.67
}
vrrp_instance http {
    state BACKUP
    interface eno16777736
    virtual_router_id 67
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
    auth_pass lKZvQVv9
    }
    virtual_ipaddress {
        172.18.67.33/16 dev eno16777736
    }
}
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}


通知脚本

#!/bin/bash
#
contact='root@localhost'
notify() {
 mailsubject="$(hostname) to be $1, vip floating"
 mailbody="$(date +'%F %T'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1"
 echo "$mailbody" | mail -s "$mailsubject" $contact
}
case $1 in
master)
 notify master
 ;;
backup)
 notify backup
 ;;
fault)
 notify fault
 ;;
*)
 echo "Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}"
 exit 1
 ;;
esac


4.haproxy配置
两节点的配置内容是一样的,如下:

[root@inode2 haproxy]# vim haproxy.cfg
global
    log         127.0.0.1 local2
    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     4000
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon
    stats socket /var/lib/haproxy/stats
defaults
    mode                    http
    log                     global
    option                  httplog
    option                  dontlognull
    option http-server-close
    option forwardfor       except 127.0.0.0/8
    option                  redispatch
    retries                 3
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s
    timeout client          1m
    timeout server          1m
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s
    maxconn                 3000
frontend  web *:80
    mode      http
    maxconn      2000
    acl url_static     path_beg       -i  /static /images /javascript /stylesheets
    acl url_static     path_end       -i  .jpg .gif .png .css .js .html .txt .htm
    use_backend staticsrvs  if url_static
    default_backend     appsrvs
backend staticsrvs
    balance      roundrobin
    server      stcsrvs1 172.18.67.11:8080 check
    server        stcsrvs2 172.18.67.12:8080 check
backend appsrvs
    balance      roundrobin
    server      wp1 172.18.67.11:80 check
    server        wp2 172.18.67.12:80 check
listen stats
    bind :10086
    stats   enable
    stats   uri     /admin?stats
    stats   auth    admin:admin
    stats   admin   if TRUE

 

五 启动服务并测试

1.启动haproxy和keepalived

[root@inode2 ~]# systemctl restart haproxy
[root@inode2 ~]# systemctl restart keepalived
[root@inode3 ~]# systemctl restart haproxy
[root@inode3 ~]# systemctl restart keepalived


2.测试
inode2:

[root@inode2 ~]# systemctl status -l keepalived
● keepalived.service - LVS and VRRP High Availability Monitor
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/keepalived.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2017-05-17 23:49:45 CST; 6s ago
  Process: 28940 ExecStart=/usr/sbin/keepalived $KEEPALIVED_OPTIONS (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 28941 (keepalived)
   CGroup: /system.slice/keepalived.service
           ├─28941 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─28942 /usr/sbin/keepalived -D
           └─28943 /usr/sbin/keepalived -D
May 17 23:49:45 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: Registering gratuitous ARP shared channel
May 17 23:49:45 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
May 17 23:49:45 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: Configuration is using : 63025 Bytes
May 17 23:49:45 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
May 17 23:49:45 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), unicast(0), fd(10,11)]
May 17 23:49:46 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: VRRP_Instance(http) Transition to MASTER STATE
May 17 23:49:47 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: VRRP_Instance(http) Entering MASTER STATE
May 17 23:49:47 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: VRRP_Instance(http) setting protocol VIPs.
May 17 23:49:47 inode2 Keepalived_healthcheckers[28942]: Netlink reflector reports IP 172.18.67.33 added
May 17 23:49:47 inode2 Keepalived_vrrp[28943]: VRRP_Instance(http) Sending gratuitous ARPs on eno16777736 for 172.18.67.33

 

我们看到inode2节点进入了MASTER模式,再查看inode3的状态

[root@inode3 ~]# systemctl start keepalived
[root@inode3 ~]# systemctl status -l  keepalived
● keepalived.service - LVS and VRRP High Availability Monitor
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/keepalived.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2017-05-17 23:51:08 CST; 5s ago
  Process: 42610 ExecStart=/usr/sbin/keepalived $KEEPALIVED_OPTIONS (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 42611 (keepalived)
   CGroup: /system.slice/keepalived.service
           ├─42611 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─42612 /usr/sbin/keepalived -D
           └─42613 /usr/sbin/keepalived -D
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Netlink reflector reports IP fe80::20c:29ff:fe78:24c3 added
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Registering Kernel netlink reflector
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_healthcheckers[42612]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Registering Kernel netlink command channel
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Registering gratuitous ARP shared channel
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Configuration is using : 63023 Bytes
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP_Instance(http) Entering BACKUP STATE
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), unicast(0), fd(10,11)]

 

不难看出inode3节点处于BACKUP状态,此时我们将inode2的keepalived服务停掉

[root@inode2 ~]# systemctl stop keepalived
[root@inode3 ~]# systemctl status -l  keepalived
● keepalived.service - LVS and VRRP High Availability Monitor
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/keepalived.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2017-05-17 23:51:08 CST; 1min 2s ago
  Process: 42610 ExecStart=/usr/sbin/keepalived $KEEPALIVED_OPTIONS (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 42611 (keepalived)
   CGroup: /system.slice/keepalived.service
           ├─42611 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─42612 /usr/sbin/keepalived -D
           └─42613 /usr/sbin/keepalived -D
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Opening file '/etc/keepalived/keepalived.conf'.
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Configuration is using : 63023 Bytes
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: Using LinkWatch kernel netlink reflector...
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP_Instance(http) Entering BACKUP STATE
May 17 23:51:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), unicast(0), fd(10,11)]
May 17 23:52:07 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP_Instance(http) Transition to MASTER STATE
May 17 23:52:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP_Instance(http) Entering MASTER STATE
May 17 23:52:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP_Instance(http) setting protocol VIPs.
May 17 23:52:08 inode3 Keepalived_healthcheckers[42612]: Netlink reflector reports IP 172.18.67.33 added
May 17 23:52:08 inode3 Keepalived_vrrp[42613]: VRRP_Instance(http) Sending gratuitous ARPs on eno16777736 for 172.18.67.33

 

我们发现inode3节点进入了MASTER状态,因此体现出了高可用的特性
接下来我们测试haproxy的特性,在haproxy的配置文件里有下面这一段

listen stats
    bind :10086
    stats   enable
    stats   uri     /admin?stats
    stats   auth    admin:admin
    stats   admin   if TRUE


这段配置可以让我们在浏览器中查看和修改haproxy统计接口启用相关的参数,在浏览器中输入http://172.18.67.33:10086/admin?stats,就会出现下面这种状态,输入账号和密码,就进入了haproxy相关参数配置页面。


在下图中可以看出负载均衡的两台web服务器一台负责动态资源解析,另一台负责静态资源。动态资源的数据存放于后端的nfs服务器上。


接下来我们在浏览器中访问http://172.18.67.33就可以安装wordpress了。至此一个简单的高可用负载均衡服务搭建完毕。

 

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负载均衡(Server Load Balancer)是对多台云服务器进行流量分发的负载均衡服务,可以通过流量分发扩展应用系统对外的服务能力,通过消除单点故障提升应用系统的可用性。 本课程主要介绍负载均衡的相关技术以及阿里云负载均衡产品的使用方法。
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