• 负载均衡与高可用

    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。

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    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

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    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。

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    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

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    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

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    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

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    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
	    }
	}


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    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

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    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

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    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

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    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

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    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）

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    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;
	           }
	    }

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    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

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    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

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    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


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    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

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    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

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    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？

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    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"';

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    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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