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七層負載均衡HAproxy生產環境LVS+Keepalived+HAproxy（三）

2021-12-22 08:03:01 軟體設計

LB-Haproxy/Nginx

💯 決議：七層負載均衡器，為與七層模型上的應用層，通過URL地址（應用層）進行負載均衡，

優點：詳細地址，資料精準定位

缺點：地址長、范圍廣

一、HAproxy

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原理決議

別名：七層負載均衡、應用程式負載、URL負載、動靜分離技術 用80埠
簡介： 免費、快速可靠、高性能的負載均衡軟體
親緣性：

  • 后方有三臺Web服務器,用戶進行資料請求,當用戶訪問Web1時(一些特定的敏感話題會進行認證)
  • 當我們的用戶再次訪問時,請求分發到我們的Web2上,又要進行認證，
  • 所有我們通過用戶訪問得特性讓用戶訪問到固定的服務器(IP port seesion cookie…),解決了身份再次驗證導致的用戶體驗感，

seesion(會話視窗 服務器): 用戶進行身份認證,保存資訊 ==> 用戶訪問淘寶,加購物車,第一次要進行身份認證,后面無需認證
cookie(快取 瀏覽器): 保存用戶身份認證資訊,通常由瀏覽器存盤,windows端

TCP連接(秒表)

  • User <==> Web

    • 當User向Web請求資料時,會有一個計時器,當在一定的時間沒回應,直接返還給用戶,資料未找到，

    • 當三次握手完成之后,向Web請求資料,服務器沒反應,開啟秒表,將資料進行重傳遞

  • User <=> HA <=> Web

    • 多了中間人(HAproxy)作為代理,用戶訪問HA,HA在分發給Web,HA的兩邊都是互相無感知的

    • 會出現問題,當User在請求資料后直接關機,請求到達HA,HA不將資料發送給Web,
      如果Web服務出現問題,HA將User的請求分發給其他的Web(這時,秒表計時器有很大的體現)，

1、環境準備

1、HAproxy：192.168.178.60
2、Web1：192.168.178.7
3、Web2：192.168.178.16

# systemctl --now disable firewalld
# sed -i '/^SELINUX=/cSELINUX=disabled' /etc/selinux/config
# setenforce 0

2、Web

1、安裝httpd：
# yum -y install httpd
2、Web1 添加內容：
# echo "Web1" > /var/www/html/index.html
3、Web2 添加內容
# echo "Web2" > /var/www/html/index.html

3、HAproxy

3.1、安裝軟體

# yum -y install epel-release haproxy

3.2、撰寫組態檔

# cd /etc/haproxy/
# cp -r haproxy.cfg haproxy.cfg.bak
# vim haproxy.cfg
global				#全域配置
   log 127.0.0.1 local3 info	#日志配置
   maxconn 4096					#最大連接數
   uid   99						#用戶
   gid   99						#用戶組
   daemon						#行程守護
   nbproc   1					#HAproxy的行程數，該值與服務器的CPU核心數一致，比如2顆8核心的，這是設定值為16
   pidfile  /run/haproxy.pid	#行程ID存盤位置
#----------------------------------------------------------------
defaults			#系統默認配置
   log   global		#日志使用上方的全域配置
   mode  http		#模式為7層LB
   maxconn  2048	#最大連接數
   retries  3		#健康檢測，3次連接失敗認為服務器不可用
   option   redispatch		# 服務器不可用，重定向到其他服務器，進行服務器之間的故障轉移
   timeout connect 50000	# HAproxy 將 用戶請求 轉至 后端的超時時長
   timeout client 50000		# HAproxy作為客戶端，與后端空閑的互動超時時長
   timeout server 50000		# HAproxy作為服務端，與用戶之間空閑互動的超時時長

   option   abortonclose	# 當服務端負載較高時，自動結束當前佇列比較久的鏈接
   stats uri /admin?stats	# 監控頁面的URL IP:/admin?stats
   stats auth Private land	# 登入監控頁面提示的內容
   stats auth admin:admin	# 登入頁面使用的 用戶與密碼  用戶:密碼
   stats hide-version		# 隱藏監控頁面的 HAproxy版本號，
#----------------------------------------------------------------
frontend httpd-in			# 前端配置，面向與用戶			
      bind 0.0.0.0:80		# HAproxy 的監聽埠，用戶通過 IP+埠訪問
      mode  http			# 模式為 七層的 http請求
      log   global			# 使用上方的全域Log
      option   httplog		# 日志格式變得更豐富，獲取更詳細的資訊
      option   httpclose	# 每次請求后，關閉 http 通道

   acl html url_reg -i \.html$		# (html自定義名，方便下方的呼叫) 如果用戶訪問以 .html 結尾的頁面
   use_backend html-server if html	# 如果命中上方的 html 定義的策略，分發到 html-server 后端
   default_backend html-server		# 默認用戶請求的 后端
#-----------------------------------------------------------------
backend html-server					# 定義 后端的服務器
      mode http						# 模式為 七層 http請求
      balance roundrobin			# 負載演算法 為 輪詢
      option httpchk GET /index.html			# 允許 HAproxy 進行 HTTP-GET Web服務的 /index.html，進行健康檢查
      cookie SERVERID insert indirect nocache	# 增加親緣性，Web服務回傳給用戶帶有Cookie的資料，用戶可以訪問到相同的服務器
      server Web1 192.168.178.7:80 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5
      server Web2 192.168.178.16:80 weight 1 cookie 4 check inter 2000 rise 1 fall 3
  #  server1 服務器ID 真實Web-IP埠 權重 cookie值 進行檢測 檢測5次，其中連續有2次成功，代表該Web服務器健康，反之Web服務器故障

3.3、啟動HAproxy

1、啟動服務：
# systemctl start haproxy
2、查看是否有報錯資訊：
# vim /var/log/messages
3、查看服務啟動成功：
# ss -anpt | grep 80

3.4、進行測驗

# curl 192.168.178.60
web2
# curl 192.168.178.60
web1

3.5、登入 Web 監控頁面

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二、實戰一 動靜分離技術+Keepalived

在這里插入圖片描述

動靜分離技術
簡介：

  • 用戶請求資料時,訪問的是圖片,到達后方的圖片服務器
  • 訪問的是視頻,到達后方的視頻服務器
  • 訪問的文本服務器,到達文字服務器

1、環境準備

1、HAproxy1-keepalived1：192.168.178.60
2、HAproxy2-keepalived2：192.168.178.61
3、keepalived-VIP：192.168.178.200
2、Web1-html靜：192.168.178.7
3、Web2-php動：192.168.178.16

# systemctl --now disable firewalld
# sed -i '/^SELINUX=/cSELINUX=disabled' /etc/selinux/config
# setenforce 0

2、Web

2.1、Web1-html靜

# yum -y install httpd
# echo 'Web1-html' > /var/www/html/index.html
# systemctl --now enable httpd
# curl  localhost
Web1-html

2.2、Web2-php動

a、安裝軟體
# yum -y install epel-release && yum -y install php php-fpm nginx
b、配置nginx 連接PHP
# vim /etc/nginx/nginx.conf
#在Server 中進行添加
server {
.........
location / {
                html    index.php index.html index.htm;
        }
         location ~ \.php$ {       #連接PHP服務器
            root /usr/share/nginx/html;   #php存放檔案的目錄
            fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;   #PHP服務器的地址:埠 ！！！！！！
            fastcgi_index index.php;
            fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
            include fastcgi_params;
       }
.........
	}

因為Nginx 與 PHP 部署在一臺機器上，不許要修改PHP 配置，直接啟動
c、 啟動服務
1、重啟nginx 與 啟動 php-fpm：
# systemctl restart nginx
# systemctl start php-fpm

2、查看服務是否啟動成功：
# ss -anpt | egrep '(80|9000)'
d、撰寫index.php,訪問
# echo '<?php phpinfo() ?>' > /usr/share/nginx/html/index.php

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2、HAproxy

兩臺主機同時進行

2.1、安裝軟體

# yum -y install epel-release && yum -y install haproxy keepalived

2.2、撰寫haproxy配置

# cd /etc/haproxy/
# cp -r haproxy.cfg haproxy.cfg.bak
# vim haproxy.cfg
global
   log 127.0.0.1 local3 info
   maxconn 4096
   uid   99
   gid   99
   daemon
   nbproc   1
   pidfile  /run/haproxy.pid
#--------------------------------------

defaults
   log   global
   mode  http
   maxconn  2048
   retries  3
   option   redispatch
   timeout connect 50000
   timeout client 50000
   timeout server 50000

   option   abortonclose
   stats uri /admin?stats
   stats auth Private land
   stats auth admin:admin
   stats hide-version
#--------------------------------------

frontend httpd-in
      bind 0.0.0.0:80			# 監聽埠
      mode  http
      log   global
      option   httplog
      option   httpclose

   acl php url_reg -i \.php$		#匹配 .php 結尾
   acl html url_reg -i \.html$		#匹配 .html 結尾

   use_backend php-server if php	#上方匹配成功后對應的后端
   use_backend html-server if html

   default_backend php-server
#--------------------------------------

backend php-server			#匹配 .php 對應的后端服務器，可以有多個，自定義
      mode http
      balance roundrobin
      option httpchk GET /index.php
      cookie SERVERID insert indirect nocache
      server Php1 192.168.178.16:80 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5

backend html-server			#匹配 .html 對應的后端服務器
      mode http
      balance roundrobin
      option httpchk GET /index.html
      cookie SERVERID insert indirect nocache
      server Web1 192.168.178.7:80 weight 1 cookie 4 check inter 2000 rise 2 fall 5

2.3、啟動服務

1、啟動服務：
# systemctl start haproxy
2、查看日志：
# vim /var/log/messages 
3、查看服務啟動：
# ss -anpt | grep 80

2.4、測驗效果

1、訪問 HAproxy1：
# curl 192.168.178.60/index.html
Web1-html

2、訪問 HAproxy2：
# curl 192.168.178.61/index.html
Web1-html

在這里插入圖片描述
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3、Keepalived

3.1、Keepalived1

a、修改配置
# cd /etc/keepalived/
# cp -r keepalived.conf keepalived.conf.bak
# vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {                          #全域配置
 router_id HA1                        #設備在組中的標識，設定不一樣即可
 }

vrrp_script chk_haproxy {                #健康檢查
 script "/etc/keepalived/ck_HA.sh"     #檢查腳本
 interval 6                            #檢查頻率.秒(每隔6秒去執行腳本)
 weight -5                             #priority減5
 fall 3                                #失敗三次(嘗試三次,每隔兩秒去執行腳本,如果腳本失敗,就記下來，等檢查三次后,將優先級減5)
 }

vrrp_instance VI_1 {               #VI_1(組號)，實體名兩臺路由器相同，
    state MASTER                        #主或者從狀態
    interface ens33                     #監控網卡(心跳網卡)
    mcast_src_ip 192.168.178.60         #心跳源IP
    virtual_router_id 55                #虛擬路由編號(組編號)，主備要一致，
    priority 100                        #優先級 (主要應用與1主多從)
    advert_int 1                        #心跳間隔S (對方主機運行狀態的監控)/可以為毫秒級監控

    authentication {                    #秘鑰認證(1-8位)
        auth_type PASS                  #密碼認證型別
        auth_pass 123456                #密碼
    }

    virtual_ipaddress {                 #VIP
    192.168.178.200/24
        }

  track_script {                       #參考腳本，監控腳本
       chk_haproxy
    }

}
b、撰寫監控腳本

🔺決議：因為是與HAproxy部署在同一臺機器上，所以對HAproxy的高可用進行監控，HAproxy會對后方的Web服務進行監控，

# vim ck_hA.sh
#!/bin/bash
         #檢查HAproxy行程是否存在
       counter=$(ps -C haproxy --no-heading|wc -l)
       if [ "${counter}" = "0" ]; then
             systemctl restart haproxy
             sleep 5                  #嘗試啟動一次HAproxy，停止5秒后再次檢測
          counter=$(ps -C haproxy --no-heading|wc -l)
          if [ "${counter}" = "0" ]; then
                  systemctl stop keepalived    #如果啟動沒成功，就殺掉keepalive觸發主備切換
          fi
       fi
       
# chmod +x ck_HA.sh
c、拷貝檔案至 Keepalived2
# scp -r keepalived.conf 192.168.178.61:/etc/keepalived/
# scp -r ck_HA.sh 192.168.178.61:/etc/keepalived/

3.2、Keepalived2

1、修改配置：
# vim keepalived.conf
#找到進行修改
router_id  hA2
state  BACKUP
mcast_src_ip  192.168.178.61
priority  99

2、啟動 keepalived：
#systemctl start keepalived

3.3、所有Keepalived啟動

# systemctl --now enable  keepalived
# ip a

3.4、訪問測驗

# curl 192.168.178.200/index.html
Web1-html

在這里插入圖片描述

3.5、故障模擬

決議：將HAproxy1的組態檔移除，致使HAproxy起不來，實作VIP的轉移

1、移動 HAproxy1 的組態檔：
# mv  /etc/haproxy/haproxy.cfg  /opt/
# systemctl stop haproxy

2、查看 HAproxy2 上的IP，IP進行轉移：
# ip a

3、再次訪問服務，訪問成功：
# curl 192.168.178.200/index.html
Web1-html
# curl -I 192.168.178.200/index.php
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.20.1
Date: Sat, 20 Nov 2021 04:49:01 GMT
Content-Type: text/html
Connection: close
X-Powered-By: PHP/5.4.16
Set-Cookie: SERVERID=3; path=/		# cookie ID
Cache-control: private

三、實戰二 生產環境

在這里插入圖片描述

決議：這也是企業中常用的一種架構，在生產環境中，haproxy與LVS等負載均衡設備往往不是單種存在的，主要是每一個設備都有自身的優點與缺點，把四層與七層組合起來使用，進行互補，既有四層的吞吐量，又有七層的精準定位與動靜分離等，這是再好不過了，

1、環境準備

LVS-VIP：192.168.178.100
LVS1-keepalived：192.168.178.60
LVS2-keepalived：192.168.178.61

HAproxy1：192.168.178.62
HAproxy2：192.168.178.63

Web1：192.168.178.7
Web2：192.168.178.16

1、關閉防火墻：
# systemctl --now disable firewalld
# sed -i '/^SELINUX=/cSELINUX=disabled' /etc/selinux/config
# setenforce 0

2、修改主機名：
# hostnamectl set-hostname lvs1/lvs2/ha1/ha2/web1/web2

3、時間同步：
# yum -y install ntpdate
# ntpdate ntp1.aliyun.com

4、計劃任務，時間同步
# systemctl --now enable crond
# crontab -e
*/5 * * * *  /usr/sbin/ntpdate  ntp1.aliyun.com

2、Web 配置

2.1、Web1-html靜

# yum -y install httpd
# echo 'Web1-html' > /var/www/html/index.html
# systemctl --now enable httpd
# curl  localhost
Web1-html

2.2、Web2-php動

a、安裝軟體
# yum -y install epel-release && yum -y install php php-fpm nginx
b、配置nginx 連接PHP
# vim /etc/nginx/nginx.conf
#在Server 中進行添加
server {
.........
location / {
                html    index.php index.html index.htm;
        }
         location ~ \.php$ {       #連接PHP服務器
            root /usr/share/nginx/html;   #php存放檔案的目錄
            fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;   #PHP服務器的地址:埠 ！！！！！！
            fastcgi_index index.php;
            fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
            include fastcgi_params;
       }
.........
	}

因為Nginx 與 PHP 部署在一臺機器上，不許要修改PHP 配置，直接啟動
c、 啟動服務
1、重啟nginx 與 啟動 php-fpm：
# systemctl restart nginx
# systemctl start php-fpm

2、查看服務是否啟動成功：
# ss -anpt | egrep '(80|9000)'
d、撰寫index.php,訪問
# echo '<?php phpinfo() ?>' > /usr/share/nginx/html/index.php

在這里插入圖片描述

3、HAproxy 配置

兩臺主機同時進行

3.1、安裝軟體

# yum -y install epel-release && yum -y install haproxy keepalived

3.2、撰寫haproxy配置

# cd /etc/haproxy/
# cp -r haproxy.cfg haproxy.cfg.bak
# vim haproxy.cfg
global
   log 127.0.0.1 local3 info
   maxconn 4096
   uid   99
   gid   99
   daemon
   nbproc   1
   pidfile  /run/haproxy.pid
#--------------------------------------

defaults
   log   global
   mode  http
   maxconn  2048
   retries  3
   option   redispatch
   timeout connect 50000
   timeout client 50000
   timeout server 50000

   option   abortonclose
   stats uri /admin?stats
   stats auth Private land
   stats auth admin:admin
   stats hide-version
#--------------------------------------

frontend httpd-in
      bind 0.0.0.0:80			# 監聽埠
      mode  http
      log   global
      option   httplog
      option   httpclose

   acl php url_reg -i \.php$		#匹配 .php 結尾
   acl html url_reg -i \.html$		#匹配 .html 結尾

   use_backend php-server if php	#上方匹配成功后對應的后端
   use_backend html-server if html

   default_backend php-server
#--------------------------------------

backend php-server			#匹配 .php 對應的后端服務器，可以有多個，自定義
      mode http
      balance roundrobin
      option httpchk GET /index.php
      cookie SERVERID insert indirect nocache
      server Php1 192.168.178.16:80 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5

backend html-server			#匹配 .html 對應的后端服務器
      mode http
      balance roundrobin
      option httpchk GET /index.html
      cookie SERVERID insert indirect nocache
      server Web1 192.168.178.7:80 weight 1 cookie 4 check inter 2000 rise 2 fall 5

3.3、啟動服務

1、啟動服務：
# systemctl --now enable haproxy
2、查看日志：
# vim /var/log/messages 
3、查看服務啟動：
# ss -anpt | grep 80

3.4、測驗效果

1、訪問 HAproxy1：
# curl 192.168.178.62/index.html
Web1-html

2、訪問 HAproxy2：
# curl 192.168.178.63/index.html
Web1-html

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4、LVS 配置

4.1、安裝軟體

LVS1：
# yum -y install ipvsadm keepalived
LVS2：
# yum -y install keepalived

4.2、LVS1配置

a、修改組態檔
# cd /etc/keepalived/
# cp -r keepalived.conf keepalived.conf.bak
# vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
        router_id LVS1    #名稱,自定義
        }

vrrp_instance VI_1 {                            
        state MASTER                            #另外一臺機器是BACKUP
        interface ens33                         #心跳網卡
        virtual_router_id 51                    #虛擬路由編號，主備要一致
        priority 150                            #優先級
        advert_int 1                            #檢查間隔，單位秒
        authentication {
                auth_type PASS
                auth_pass 1111
                }
        virtual_ipaddress {
                192.168.178.100/24 dev ens33    #VIP和作業介面
                }
        }

virtual_server 192.168.178.100 80 {              #LVS 配置，VIP
        delay_loop 3                            #服務論詢的時間間隔，#每隔3秒檢查一次real_server狀態
        lb_algo rr                              #LVS 調度演算法
        lb_kind DR                              #LVS 集群模式
        protocol TCP
        real_server 192.168.178.62 80 {          #HAproxy1服務器
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3       #健康檢查方式,連接超時時間 (每隔三秒去連接Web,如果超時,就認為Web服務down機)
                        }
                }
        real_server 192.168.178.63 80 {       	#HAproxy2服務器
                weight 1
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 3
                        }
                }
}
b、啟動服務，重啟
# scp -r keepalived.conf 192.168.178.61:/etc/keepalived/
# systemctl --now enable keepalived
# reboot

4.3、LVS2配置

a、修改配置
# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
#找到進行修改
router_id  LVS2
state  BACKUP
priority  145
b、自啟動服務與重啟
# systemctl --now enable keepalived
# reboot

5、再次配置HAproxy lo:0虛擬介面

兩臺機器同時操作

5.1、配置虛擬IP -> lo:0

# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
# cp -r ifcfg-lo ifcfg-lo:0
# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0			#介面名
IPADDR=192.168.178.100		#LVS的虛擬IP
NETMASK=255.255.255.255		#地址唯一性
ONBOOT=yes		#自啟
#其他的注釋

5.2、配置路由

# vim /etc/rc.local
#添加
# 開機生效   確保如果請求的目標IP是$VIP，那么讓出去的資料包的源地址也顯示為$VIP
/sbin/route add -host 192.168.178.100 dev lo:0

5.3、配置ARP

1、忽略arp請求,可以回復
# vim /etc/sysctl.conf  
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

5.4、重啟生效

# reboot

6、故障測驗

6.1、訪問服務

# curl 192.168.178.100/index.html
Web1-html
# curl -I 192.168.178.100/index.php
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.20.1
Date: Sat, 20 Nov 2021 11:00:33 GMT
Content-Type: text/html
Connection: close
X-Powered-By: PHP/5.4.16
Set-Cookie: SERVERID=3; path=/
Cache-control: private

6.2、停止LVS1的keepalived，再次訪問服務

# systemctl stop keepalived
# curl 192.168.178.100/index.html
Web1-html
# curl -I 192.168.178.100/index.php
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.20.1
Date: Sat, 20 Nov 2021 11:02:57 GMT
Content-Type: text/html
Connection: close
X-Powered-By: PHP/5.4.16
Set-Cookie: SERVERID=3; path=/
Cache-control: private

6.3、停止 HAproxy1服務，再次訪問服務

# systemctl stop haproxy
# curl 192.168.178.100/index.html
Web1-html
# curl -I 192.168.178.100/index.php
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.20.1
Date: Sat, 20 Nov 2021 11:04:46 GMT
Content-Type: text/html
Connection: close
X-Powered-By: PHP/5.4.16
Set-Cookie: SERVERID=3; path=/
Cache-control: private

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