负载均衡与高可用

分类：菜鸟笔记作者：weixin_47661174

一、keepalived

1、keepalived的三个进程

在这里插入图片描述

2、keepalived的工作原理
keepalived正常启动的时候，共启动3个进程，一个是父进程，负责监控其子进程；一个是vrrp子进程；另外一个是checkers子进程
两个子进程都被系统watchdog看管，两个子进程各自负责复杂自己的事。
3、keepalived的两个功能
1.HA（高可用）
2.loadbalance（负载均衡）
	keepalived实现负载均衡的功能是依靠lvs这个软件里实现的
4、负载均衡与高可用
	负载均衡：将很多的请求分散到后端很多的服务器上  --》化解压力的一个软件
	高可用： 有2个或者多个服务器（人）做相同的事情，互相备份。

二、keepalived实现高可用（High Availability）

1、vrrp协议：虚拟路由冗余协议
1.VRRP通告：它使用IP多播数据包进行封装，组地址为224.0.0.18，有255个VRRP
2.VRRP协议工作在网络层
2、VRRP格式：

在这里插入图片描述

3、脑裂
1.定义：就是两台或者多台LB上都有vip地址
2.形成原因：
	防火墙阻止了keepalived的VRRP消息的通告
	virtual_router_id不一样的时候
4、vip（virtual ip）：虚拟ip地址
为了避免单点故障，同时不对资源进行浪费，我们可以采用双vip的模式
5、双vip的配置
双vip的配置文件
第1台服务器上的配置
	[root@LB-1 keepalived]# cat keepalived.conf 
	! 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_strict
	   vrrp_garp_interval 0
	   vrrp_gna_interval 0
	}
	
	vrrp_instance VI_1 {
	    state MASTER
	    interface ens33
	    virtual_router_id 199
	    priority 110
	    advert_int 1
	    authentication {
	        auth_type PASS
	        auth_pass 123456
	    }
	    virtual_ipaddress {
	        192.168.0.180
	    }
	}
	
	vrrp_instance VI_2 {
	    state BACKUP
	    interface ens33
	    virtual_router_id 200
	    priority 100
	    advert_int 1
	    authentication {
	        auth_type PASS
	        auth_pass 123456
	    }
	    virtual_ipaddress {
	        192.168.0.181
	    }
	}

第2台上的
	[root@LB-2 keepalived]# cat keepalived.conf 
	! 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_strict
	   vrrp_garp_interval 0
	   vrrp_gna_interval 0
	}
	
	vrrp_instance VI_1 {
	    state BACKUP
	    interface ens33
	    virtual_router_id 199
	    priority 100
	    advert_int 1
	    authentication {
	        auth_type PASS
	        auth_pass 123456
	    }
	    virtual_ipaddress {
	        192.168.0.180
	    }
	}
	
	vrrp_instance VI_2 {
	    state MASTER
	    interface ens33
	    virtual_router_id 200
	    priority 110
	    advert_int 1
	    authentication {
	        auth_type PASS
	        auth_pass 123456
	    }
	    virtual_ipaddress {
	        192.168.0.181
	    }
	}

三、nginx实现负载均衡

1、nginx实现四层负载均衡
1.根据端口号进行转发
2.在nginx.conf文件里配置负载均衡
	[root@LB conf]# cat nginx.conf
	#user  nobody;
	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;
	}
	#4层的负载均衡
	stream {
		#负载均衡器的定义web
	    upstream scweb {
	        server 192.168.0.163:80;
	        server 192.168.0.161:80;
	        server 192.168.0.162:80;
	      }
		#负载均衡器的定义dns
	   upstream dns_servers {
		hash   $remote_addr consistent;
	        server 192.168.0.130:53;
	        server 192.168.0.131:53;
	        }
	server {
	        listen     80;
	        proxy_pass scweb;
	    }
	}
	http {
	    include       mime.types;
	    default_type  application/octet-stream;
	    access_log  logs/access.log ;
	    sendfile        on;
	    keepalive_timeout  65;
	}

3.在数据转发这块仍然采用的是FULLNAt，不但修改了源ip和目的ip，同时还可以修改源端口和目的端口
4.四层负载均衡需要用到ngx_stream_core_module模块，在编译安装的时候需要接--with-stream
2、dns域名负载均衡
1.配置host文件
	[root@www named]# host www.sc.com
	www.sc.com has address 192.168.0.88
	www.sc.com has address 192.168.0.92
	www.sc.com has address 192.168.0.89
3、nginx4层负载均衡和7层负载均衡有什么区别
1、支持的服务数量
	七层：http服务
	四层：http、Mysql、dns、ftp
4、lvs和nginx在做负载均衡上的区别
1.层数：
	lvs：4层
	nginx：4层和7层
2.效率：
	lvs的效率更高，内核已经内置了
3.从软件的发展层面来说
	nginx被f5收购了，有源源不断的技术支持，
	lvs缺乏持续的更新
5、负载均衡的调度算法
1.轮询（round robin），基于域名的
2、加权轮询，weight值越大权重越高，得到的请求数就越多，默认是1
3、最小连接数（least connection）
4、ip_hash，让同一个ip地址的所有请求都集中到一台服务器上
	一般应用在需要保存会话信息的场景：像cookie和session
5、random
6、最短响应时间（least time）
6、常用调度算法的配置案例
1.轮询
	 #定义上游服务器集群，定义一个负载均衡器
	    upstream myweb1 {
	        server  192.168.0.161;
	        server  192.168.0.162;
	        server  192.168.0.163;
	        }
	    server {
	        listen       80;
	        server_name  www.sc.com;
	        location / {
	                proxy_pass http://myweb1;
	           }
	    }
2.加权轮询
	 #定义上游服务器集群，定义一个负载均衡器
	    upstream myweb1 {
	        server  192.168.0.161 weight=1;
	        server  192.168.0.162 weight=3;
	        server  192.168.0.163 weight=6;
	        }
	    server {
	        listen       80;
	        server_name  www.sc.com;
	        location / {
	                proxy_pass http://myweb1;
	           }
	    }
3.最小连接数
	  #定义上游服务器集群，定义一个负载均衡器
	    upstream myweb1 {
	        least_conn;
	        server  192.168.0.161;
	        server  192.168.0.162;
	        server  192.168.0.163;
	        }
	    server {
	        listen       80;
	        server_name  www.sc.com;
	        location / {
	                proxy_pass http://myweb1;
	           }
	    }       
4.ip-hash
	#定义上游服务器集群，定义一个负载均衡器
	    upstream myweb1 {
	        ip_hash;
	        server  192.168.0.161;
	        server  192.168.0.162;
	        server  192.168.0.163;
	        }
	    server {
	        listen       80;
	        server_name  www.sc.com;
	        location / {
	                proxy_pass http://myweb1;
	           }
	    }
7、正向代理和反向代理
1.正向代理--》代理用户：
	类似于一个跳板机，代理内部机器去访问外部资源，vpn
2.反向代理--》代理服务器：
	实现负载均衡，解决用户访问过大问题、解决大并发问题
8、健康检测

1、主动检测（Active Health Checks ）

主动的健康检查，LB每隔一段时间就去检查下后端的real server的状态，不管是否有client发请求过来，都会去检查。
需要购买安装nginx plus

2、被动检查（Passive Health Checks）

被动的健康检查： 当client发请求给LB，然后LB再去转发请求给后端的real server ，这个时候如果后端的服务器出现问题，LB就发现了。相当于被客户机逼着去检查后端的real server

四、fullnat

1、fullnat的作用
修改了源ip和目的ip，同时还可以修改源端口和目的端口
2、real-ip的模块
1.作用：当本机的nginx处于一个反向代理的后端时，获取到真实的用户ip
2.给后端backend使用的
3、realip问题：
后端的real server不知道前端真正访问的ip地址，只是知道负载均衡的ip地址，如何让后端的real server知道前端真正的用户的ip地址？
4、解决realip问题的方法

方法一：后端real server不使用realip模块

1.步骤1：在负载均衡器上修改http请求报文头部字段，添加一个X-Real-IP字段
	  server {
	        listen       80;
	        server_name  www.sc.com;
	        location / {
	                proxy_pass http://myweb1;
	                proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
	           }
	    }
将nginx内部的remote_addr这个变量的值，赋值给X-Real-IP这个变量，X-Real-IP这个变量会在http协议的请求报文里添加一个X-Real-IP的字段，后端的real server 服务器上的nginx就可以读取这个字段的值；X-Real-IP  这个变量名可以自己定义，随便取名，后面引用的时候，不区分大小写

2.步骤2:在后端real server上使用这个x_real_ip这个字段
		http {
	    include       mime.types;
	    default_type  application/octet-stream;
	    log_format  main  '$remote_addr -  $HTTP_X_REAL_IP - $remote_user [$time_local] "$request" '
	                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
	                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

方法二：后端real server使用realip模块

1.前提条件，需要在后端的backend服务器上在编译安装nginx的时候，需要接 --with-http_realip_module参数 开启这个功能
2.步骤1：在负载均衡器上修改http请求报文头部字段，添加一个X_REAL_IP字段
	  server {
	        listen       80;
	        server_name  www.sc.com;
	        location / {
	                proxy_pass http://myweb1;
	                proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
	           }
	    }
3.步骤2:在后端real server上使用set_real_ip_from 192.168.0.160
	server{
	                listen 80;
	                set_real_ip_from 192.168.0.160;
			}
set_real_ip_from 192.168.0.160; 告诉本机的nginx 192.168.0.160 是负载均衡器，不是真正的client

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服务器服务器负载均衡运维

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