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linux集群技术(二)--keepalived(高可用集群)(一)

linux集群技术(二)--keepalived(高可用集群)(一)

  1. 高可用集群简介
  2. keepalived简介

1.高可用集群简介

        1.1什么是高可用集群

高可用集群(High Availability Cluster,简称HA Cluster),是指以减少服务中断时间为目的的服务器集群技术。它通过保护用户的业务程序对外不间断提供的服务,把因软件、硬件、人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度。

        1.2高可用集群的衡量标准

要保证集群服务100%时间永远完全可用,几乎可以说是一件不可能完成的任务。比如,淘宝在这几年双十一刚开始的时候,一下子进来买东西的人很多,访问量大,都出现一些问题,如下单后却支付不了。所以说只能保证服务尽可能的可用,当然有些场景相信还是可能做到100%可用的。

       通常用平均无故障时间(MTTF:mean time to failure)来度量系统的可靠性,用平均故障维修时间(MTTR:mean time to restoration)来度量系统的可维护性。于是可用性被定义为:HA=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%。

具体HA衡量标准:

        1.3自动切换/故障转移(FailOver)

自动切换阶段某一主机如果确认对方故障,则正常主机除继续进行原来的任务,还将依据各种容错备援模式接管预先设定的备援作业程序,并进行后续的程序及服务。

      通俗地说,即当A无法为客户服务时,系统能够自动地切换,使B能够及时地顶上继续为客户提供服务,且客户感觉不到这个为他提供服务的对象已经更换。

      通过上面判断节点故障后,将高可用集群资源(如VIP、httpd等)从该不具备法定票数的集群节点转移到故障转移域(Failover Domain,可以接收故障资源转移的节点)。

        1.4  自动侦测

    自动侦测阶段由主机上的软件通过冗余侦测线,经由复杂的监听程序,逻辑判断,来相互侦测对方运行的情况。
     常用的方法是:集群各节点间通过心跳信息判断节点是否出现故障。

        1.5  脑裂

        (一)脑裂简介

在高可用(HA)系统中,当联系2个节点的“心跳线”断开时,本来为一整体、动作协调的HA系统,就分裂成为2个独立的个体。由于相互失去了联系,都以为是对方出了故障。两个节点上的HA软件像“裂脑人”一样,争抢“共享资源”、争起“应用服务”,就会发生严重后果——或者共享资源被瓜分、2边“服务”都起不来了;或者2边“服务”都起来了,但同时读写“共享存储”,导致数据损坏(常见如数据库轮询着的联机日志出错)。

        (二)脑裂产生的原因

因心跳线坏了(包括断了,老化)。
因网卡及相关驱动坏了,ip配置及冲突问题(网卡直连)。
因心跳线间连接的设备故障(网卡及交换机)。
因仲裁的机器出问题(采用仲裁的方案)。
高可用服务器上开启了 iptables防火墙阻挡了心跳消息传输。
高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确,导致发送心跳失败。
其他服务配置不当等原因,如心跳方式不同,心跳广插冲突、软件Bug等。

        (三)常见的解决方案

1)添加冗余的心跳线
    例如:双线条线(心跳线也HA),尽量减少“裂脑”发生几率;

2)启用磁盘锁
    正在服务一方锁住共享磁盘,“裂脑”发生时,让对方完全“抢不走”共享磁盘资源。但使用锁磁盘也会有一个不小的问题,如果占用共享盘的一方不主动“解锁”,另一方就永远得不到共享磁盘。现实中假如服务节点突然死机或崩溃,就不可能执行解锁命令。后备节点也就接管不了共享资源和应用服务。于是有人在HA中设计了“智能”锁。即:正在服务的一方只在发现心跳线全部断开(察觉不到对端)时才启用磁盘锁。平时就不上锁了。

3)设置仲裁机制
    例如设置参考IP(如网关IP或某一个服务器),当心跳线完全断开时,2个节点都各自ping一下参考IP,不通则表明断点就出在本端。不仅“心跳”、还兼对外“服务”的本端网络链路断了,即使启动(或继续)应用服务也没有用了,那就主动放弃竞争,让能够ping通参考IP的一端去起服务。更保险一些,ping不通参考IP的一方干脆就自我重启,以彻底释放有可能还占用着的那些共享资源。

4)裂脑的监控报警
    如邮件及手机短信等或值班
        在问题发生时人为第一时间介入仲裁,降低损失。
        当检测到裂脑时强行关闭一个心跳节点(这个功能需特殊设备支持,如Stonith、feyce)。相当于备节点接收不到心跳消患,通过单独的线路发送关机命令关闭主节点的电源。
    当然,在实施高可用方案时,要根据业务实际需求确定是否能容忍这样的损失。对于一般的网站常规业务.这个损失是可容忍的。

        1.6 其他高可用方案

heartbeat、pacemaker、 piranha(web页面)

2.keepalived简介

        2.1  keepalived是什么

 keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件,用来防止单点故障。

        2.2  keepalived工作原理

 keepalived是以VRRP协议为实现基础的,VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol,即虚拟路由冗余协议。

将N台提供相同功能的服务器组成一个服务器组,这个组里面有一个master和多个backup,master上面有一个对外提供服务的vip(该服务器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip),master会发组播,当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了,这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master

组播
    IPV4总共三种通信方式:单播,组播,广播。
    组播是指以224.0.0.0地址作为通信地址的一种方式。

        2.3  keepalived主要有三个模块

分别是core、check和vrrp。
core模块为keepalived的核心,负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。
check负责健康检查,包括常见的各种检查方式。
vrrp模块是来实现VRRP协议的。