柚子快報(bào)激活碼778899分享：運(yùn)維 負(fù)載均衡的高可用性

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高可用性

負(fù)載均衡器本身的一個(gè)重要作用就是提供高可用性。

另外，其本身也需要是一個(gè)高可用的系統(tǒng)。

1.使用Keepalived做健康檢查

Keepalived是一常常用來(lái)配合四層負(fù)載均衡器使用的軟件。除了可以管理負(fù)載均衡配置，它還有很多其他功能。健康檢查就是一項(xiàng)不可忽視的功能。

Keepalived的健康檢查可以工作在網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層或應(yīng)用層。即它可以發(fā)送ICMP探測(cè)包、TCP/UDP健康檢查報(bào)文包、HTTP請(qǐng)求來(lái)進(jìn)行健康檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)返回的數(shù)據(jù)不是自己期望的值時(shí)，就會(huì)判斷后端服務(wù)器已經(jīng)不再健康，需要從集群中摘除。

以常用的TCP的負(fù)載均衡來(lái)說(shuō)，使用TCP_CHECK進(jìn)行健康檢查。健康檢查的方法是由負(fù)載均衡器發(fā)送SYN包到后臺(tái)指定的端口（一般是設(shè)置為后臺(tái)服務(wù)器提供服務(wù)的端口），當(dāng)后臺(tái)服務(wù)器返回SYN/ACK后，負(fù)載均衡器就認(rèn)為后臺(tái)服務(wù)還是健康的，會(huì)向后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送一個(gè)RST數(shù)據(jù)包，同時(shí)關(guān)閉自己的TCP連接。這樣非完整狀態(tài)的三次握手、四次揮手可以較快地進(jìn)行健康檢查，也利于節(jié)約資源。TCP-CHECK的一般會(huì)在real_server的配置塊內(nèi)部進(jìn)行配置，代碼如下：

另外，如果四層負(fù)載均衡實(shí)際上提供的是HTTP的服務(wù)，則可以使用HTTP_GET進(jìn)行健康檢查。它主要是根據(jù)發(fā)送HTTP請(qǐng)求獲得的響應(yīng)，并進(jìn)行md5加密，查看與期望值是否相符。如果與期望值相符，則認(rèn)為后端服務(wù)器是健康的，否則摘除這個(gè)后端服務(wù)器。HTTP_GET的一般配置代碼如下：

其中，digest表示加密期望值。在實(shí)際使用場(chǎng)景中，我們可以先獲取一次正常的后端服務(wù)器的返回值，并對(duì)該返回值加密獲得。

在某些情況下，上述兩種健康檢查是不能滿足業(yè)務(wù)需求的。比如，業(yè)務(wù)有自己的判斷健康命令；又如，業(yè)務(wù)是一個(gè)UDP的負(fù)載均衡服務(wù)。Keepalived專門(mén)提供了一個(gè)自定義的健康檢查接口來(lái)滿足這種情況，它可以根據(jù)自定義的命令/腳本運(yùn)行后的返回值來(lái)判斷后臺(tái)服務(wù)器是否健康。在一般情況下，exit 0表示健康檢查正常，exit 1表示健康檢查失敗。下面是對(duì)自定義的UDP的514端口進(jìn)行健康檢查的方法：

事實(shí)上，MISC_CHECK還有動(dòng)態(tài)調(diào)整后端服務(wù)器權(quán)重的作用。當(dāng)負(fù)載均衡調(diào)度算法為加權(quán)調(diào)度時(shí)，如果在MISC_CHECK內(nèi)配置了misc_dynamic并且自定義監(jiān)控的返回值是2～255，則對(duì)應(yīng)的后臺(tái)服務(wù)器的權(quán)重就會(huì)被調(diào)整為返回值再減去2。例如，健康檢查的返回值是255，則權(quán)重會(huì)被調(diào)整為255-2=253。

2. 使用VRRP實(shí)現(xiàn)主備

Keepalived很重要的一個(gè)功能就是可以實(shí)現(xiàn)主備模式的集群化四層負(fù)載均衡器。在通常情況下，我們將兩臺(tái)服務(wù)器配置成主從模式。即一臺(tái)是MASTER，另一臺(tái)是BACKUP。

MASTER 會(huì) 不 停 地 往 外 發(fā) 送 虛 擬 路 由 冗 余 協(xié) 議 （ Virtual RouterRedundancy Protocol，VRRP）的多播信號(hào)，當(dāng)BACKUP接收到這個(gè)多播信號(hào)，并判斷這個(gè)虛擬路由器標(biāo)識(shí)符（Virtual Router ID，VRID）屬于自己的組時(shí)，就會(huì)強(qiáng)制讓自己靜默（自己是指BACKUP，不要有接管VIP這類(lèi)的行為）。

當(dāng)BACKUP接收不到正常的VRRP多播信號(hào)時(shí)，就會(huì)認(rèn)為MASTER已經(jīng)出現(xiàn)故障，這時(shí) BACKUP 就 會(huì) 切 換 成 MASTER 來(lái) 接 管 VIP ， 并 發(fā) 送 免 費(fèi) ARP 報(bào) 文（gratuitousARP），同時(shí)發(fā)出VRRP數(shù)據(jù)包。當(dāng)MASTER服務(wù)器重新恢復(fù)服務(wù)，發(fā)送出VRRP數(shù)據(jù)包后，BACKUP機(jī)器就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)先級(jí)沒(méi)有MASTER發(fā)出的VRRP優(yōu)先級(jí)高，會(huì)再次把自己設(shè)置為BACKUP，并摘除自己的VIP。MASTER在恢復(fù)服務(wù)后會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)先級(jí)最高，占據(jù)MASTER的狀態(tài)重新接管VIP，發(fā)送免費(fèi)ARP。這樣的主備模式可以確保在MASTER正常工作時(shí)，流量一直在MASTER上；當(dāng)MASTER異常時(shí)，流量可以切換到BACKUP。

常見(jiàn)的VRRP主備配置代碼如下：

其中，virtual_router_id在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的一組主備機(jī)器上需要保證一致，并且在該網(wǎng)段內(nèi)需要有唯一性，否則就會(huì)導(dǎo)致VRID沖突及主備模式不可用。priority為主備各自的優(yōu)先級(jí)配置，要確保MASTER的priority的值大于BACKUP的priority的值。advert_int表示發(fā)送VRRP數(shù)據(jù)包的周期，它會(huì)影響主備切換的時(shí)間效率。advert-int的值越小主備切換的感知速度就會(huì)越快，數(shù)據(jù)包發(fā)送頻率也就會(huì)越快，對(duì)服務(wù)器的資源耗費(fèi)顯然也會(huì)越大。

3. 使用ECMP實(shí)現(xiàn)集群化

從第2節(jié)中我們知道，可以使用VRRP實(shí)現(xiàn)主備的集群模式。但是主備模式的瓶頸是一個(gè)VIP最多只能有一臺(tái)機(jī)器的吞吐量。我們能否像后端服務(wù)器一樣橫向擴(kuò)展負(fù)載均衡集群呢？答案是肯定的。通常，我們采用ECMP來(lái)實(shí)現(xiàn)VIP的分流，依托的軟件就是Quagga。

ECMP（Equal-Cost Multi Path Routing，等價(jià)多路徑路由協(xié)議）主要應(yīng)用在路由策略上。比如，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)發(fā)往下一跳的多個(gè)路由都是最佳路徑時(shí)，就會(huì)根據(jù)一定的策略將數(shù)據(jù)包分發(fā)到不同的下一跳。在通常情況下，為了確保一個(gè)數(shù)據(jù)流都分發(fā)到同一個(gè)下一跳，這個(gè)策略一般是哈希算法。

OSPF是一個(gè)支持ECMP的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，它是一種動(dòng)態(tài)的路由協(xié)議，通過(guò)在同網(wǎng)段內(nèi)傳輸一個(gè)組播的數(shù)據(jù)包來(lái)讓所有的路由器感知自己這個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)。如果想要實(shí)現(xiàn)集群化的負(fù)載均衡服務(wù)，就需要依賴動(dòng)態(tài)路由協(xié)議自動(dòng)摘除故障負(fù)載均衡器，并在集群擴(kuò)容時(shí)，自動(dòng)加入新的負(fù)載均衡器。如果是靜態(tài)路由協(xié)議，某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后下線，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘除。

Quagga是一款集成了OSPF、RIP及BGP在內(nèi)的多種路由協(xié)議的軟件。我們通常使用OSPF來(lái)實(shí)現(xiàn)集群化（在Quagga中對(duì)應(yīng)進(jìn)程ospfd）。對(duì)于Quagga來(lái)說(shuō)，ospfd進(jìn)程的配置文件中可以進(jìn)行如下配置：

172.27.11.140/26是交換機(jī)和服務(wù)器的互連路由，服務(wù)器上的OSPF通過(guò)network的方式將它發(fā)布出去。redistribute connected命令表示OSPF將所有本地的直連路由發(fā)布出去，由于負(fù)載均衡的業(yè)務(wù)VIP的路由都是直連路由，所以該命令相當(dāng)于發(fā)布了所有VIP的路由。其余具體字段的信息可以查看Quagga官網(wǎng)，本節(jié)不再贅述。

我們依托上述協(xié)議，使用Quagga在服務(wù)器上模擬路由器節(jié)點(diǎn)，利用OSPF對(duì)外發(fā)布VIP的路由。交換機(jī)和服務(wù)器采用互連IP互相通信，并通過(guò)OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)鄰居感知和路由發(fā)現(xiàn)。如果一個(gè)負(fù)載均衡集群中的多臺(tái)服務(wù)器同時(shí)發(fā)布相同的VIP路由，則交換機(jī)能通過(guò)OSPF發(fā)現(xiàn)存在多個(gè)路徑到該VIP。如果各個(gè)路徑的優(yōu)先級(jí)和鏈路質(zhì)量相同，則交換機(jī)認(rèn)為這些路徑是等價(jià)的，并按照等價(jià)路由的流量分發(fā)策略把該VIP的數(shù)據(jù)包分發(fā)到多臺(tái)負(fù)載均衡服務(wù)器上。

4.使用網(wǎng)卡綁定擴(kuò)展單網(wǎng)卡流量

網(wǎng)卡綁定是一種常用的技術(shù)?？梢詫⒍鄰埦W(wǎng)卡綁定成一個(gè)虛擬網(wǎng)卡。網(wǎng)卡綁定有不同的綁定模式，通常需要交換機(jī)配合。以兩張網(wǎng)卡綁定為例，可以讓其中一張網(wǎng)卡有流量，另一張網(wǎng)卡做備份。也可以使兩張網(wǎng)卡都承載流量，達(dá)到橫向擴(kuò)展的目的。

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