# 集群架构介绍

1、什么是集群
多台机器组成一个整体，共同提供服务支撑。

2、集群分类
1）高可用集群
两台或多台机器，相互之间是备份关系，同一时间一台机器提供服务，另外一台备着。当提供服务的机器故障，切换到另外一台。高可用集群中，有一个角色用来实现业务存活状态监测和切换。
高可用集群案例：redis哨兵、mysql组复制、MHA
开源高可用集群软件：keepalived、heartbeat
2）负载均衡集群
至少两台机器，所有机器同时提供服务，每一台机器都可以处理业务请求。在负载均衡集群中有一个负载均衡角色，它负责将请求均衡地分发到每一台服务器上。
开源负载均衡软件：Nginx、LVS、haproxy
分布式集群属于高可用+负载均衡集群综合体，案例：redis cluster、mongodb分片集群


3、为什么要做集群
1）解决单点故障

2）单节点不足以支撑业务体量

垂直扩容 ： 用更好的服务器，提高 CPU 处理核数、内存数、带宽等
水平扩容 ： 将任务分配到多台计算机上

![](./1.png)

对于不持续的业务增长，并且增长量不是很大，可以使用垂直扩容，因为单纯地增加服务器硬件更加快捷高效，甚至成本也不高。
但反之，就需要水平扩容，即增加服务器数量。

# keepalived

## keepalived简介

keepalived通过VRRP（Virtual Router Redundancy Protocl）来实现高可用。

在这个协议里会将多台功能相同的路由器组成一个小组，这个小组里会有1个master角色和N（N>=1）个backup角色。

master会通过组播的形式向各个backup发送VRRP协议的数据包，当backup收不到master发来的VRRP数据包时，就会认为master宕机了。此时就需要根据各个backup的优先级来决定谁成为新的mater。

Keepalived要有三个模块，分别是core、check和vrrp。其中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模块负责健康检查，vrrp模块是来实现VRRP协议的

## keepalived高可用场景举例

1. keepalived + nginx
![](./2.png)

2. keepalived + mysql
![](./3.png)

3. keepalived + NFS
![](./4.png)


| 主机名 | ip | 角色 |
| :---: | :---: | :---: |
| Centos8 | 192.168.158.101 | keepalived1、nginx1 |
| Centos8-1 | 192.168.158.102 | keepalived2、nginx2 |
| | 192.168.158.103 |  vip  |

## 安装nginx（两台机器都安装）
编辑源
vi /etc/yum.repos.d/nginx.repo  #内容如下
```bash
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/Centos8/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true


[nginx-mainline]
name=nginx mainline repo
baseurl=http://nginx.org/packages/mainline/Centos8/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=0
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true
```

## 安装

```
yum install -y nginx
```

## 启动
```
systemctl start nginx
```

## 安装keepalived（两台都安装）
```
yum install -y keepalived
```

## 配置keepalived（Centos8上）

将默认配置文件挪走
```
mv  /etc/keepalived/keepalived.conf  /etc/keepalived/keepalived.conf.default
```

定义新的配置
```
vi /etc/keepalived/keepalived.conf  ## 写入如下内容

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id aming
    script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_ng {
    ## 定义监测nginx是否正常的监控脚本
    script "/etc/keepalived/checkng.sh"
    interval 10
    fall 5
}
vrrp_instance VI_NG {
    ##这里定义成BACKUP，目的是为了配置成非抢占模式，即一旦切换到从，当主状态恢复时，不自动切回来
    state BACKUP
    nopreempt
    ##定义VRRP协议通信网卡
    interface ens160
    virtual_router_id 76
    ##权重高
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        ##8位字符串
        auth_pass dWc4Tddl
    }
    virtual_ipaddress {
        ## 定义vip以及绑定vip的网卡
        192.168.222.200 dev ens160 label ens160:1
    }
    unicast_src_ip 192.168.222.128
    unicast_peer {
        192.168.222.132
    }
    track_script {
        chk_ng
    }
}
```

## 定义keepalived配置（Centos8-1上）

将默认配置文件挪走
```
mv  /etc/keepalived/keepalived.conf  /etc/keepalived/keepalived.conf.default
```

定义新的配置
```
vi /etc/keepalived/keepalived.conf  ## 写入如下内容

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id aming
    script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_ng {
    ## 定义监测nginx是否正常的监控脚本
    script "/etc/keepalived/checkng.sh"
    interval 10
    fall 5
}
vrrp_instance VI_NG {
    ##这里定义成BACKUP，目的是为了配置成非抢占模式，即一旦切换到从，当主状态恢复时，不自动切回来
    state BACKUP
    nopreempt
    ##定义VRRP协议通信网卡
    interface ens160
    virtual_router_id 76
    ##权重低
    priority 90
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        ##8位字符串
        auth_pass dWc4Tddl
    }
    virtual_ipaddress {
        ## 这里的ens160为内网ip
        192.168.222.200 dev ens160 label ens160:1
    }
    unicast_src_ip 192.168.222.132
    unicast_peer {
        192.168.222.128
    }
    track_script {
        chk_ng
    }
}
```

## 定义监测脚本（两台机器）

```
vi  /etc/keepalived/checkng.sh  ##内容如下
#!/bin/bash
ng_pid_num=$(ps -ef | grep nginx | grep -v grep | wc -l)
if [[ ${ng_pid_num} -ne 0 ]];then
    exit 0
else
    exit 1
fi

##保存后，给执行权限
chmod a+x  /etc/keepalived/checkng.sh
```

## 启动服务
按如下顺序逐一启动
```
Centos8上：

systemctl start nginx
keepalived -t    ##启动之前，先检测配置是否正确
systemctl start keepalived

Centos8-1上：
systemctl start nginx
keepalived -t    ##启动之前，先检测配置是否正确
systemctl start keepalived
```

## 检测
```
Centos8上：
##查看进程
ps aux|grep keepalived

##查看vip
ip add

##查看日志
journalctl -u keepalived
```

## 验证

Centos8上停止nginx
```
systemctl stop nginx
```

实时查看日志
```
journalctl -f -u keepalived.service
```

等一会儿，vip会自动配置到Centos8-1上
先将Centos8上的nginx服务恢复
```
systemctl start nginx
```

Centos8-1上，停止keepalived服务
```
systemctl stop keepalived
```
vip会马上配置到Centos8。

另外，还可以将两台机器的nginx主页设置不一样，当vip切换的时候，可以通过直接浏览器访问vip来观察变化。


## 遇到keepalived问题，排查思路

看日志
```
journalctl -u keepalived
```
看进程
```
ps aux |grep keepalived
```
看脚本执行结果
```
sh -x /etc/keepalived/checkng.sh
```