Linux服务器双机热备详细过程

通常说的双机热备是指两台机器都在运行，但并不是两台机器都同时在提供服务。

当提供服务的一台出现故障的时候，另外一台会马上自动接管并且提供服务，而且切换的时间非常短。

下面来以keepalived结合tomcat来实现一个web服务器的双机热备过程：

keepalived的工作原理是VRRP虚拟路由冗余协议。

在VRRP中有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。

VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体，虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。Vrrp中存在着一种选举机制，用以选出提供服务的路由即主控路由，其他的则成了备份路由。

当主控路由失效后，备份路由中会重新选举出一个主控路由，来继续工作，来保障不间断服务。

两台物理服务器和一个虚拟服务器（vip）：master：redhat2．6．18－53．el5192．168．8．4；backup：redhat2．6．18－53．el5192．168．8．6；vip：192．168．8．100。

节点A192．168．8．4（主节点），节点B192．168．8．6（备用节点），虚拟IP（对外提供服务的IP192．168．8．100）

在这种模式下，虚拟IP在某时刻只能属于某一个节点，另一个节点作为备用节点存在。

当主节点不可用时，备用节点接管虚拟IP（即虚拟IP漂移至节点B），提供正常服务。

keepalived的原理可以这样简单理解：

keepalived安装在两台物理服务器上，并相互监控对方是否在正常运行。

当节点A正常的时候：节点A上的keepalived会将下面的信息广播出去：

192．168．8．100这个IP对应的MAC地址为节点A网卡的MAC地址

其它电脑如客户端和NodeB会更新自己的ARP表，对应192．168．8．100的MAC地址＝节点A网卡的MAC地址。

当节点A发生故障的时候，节点B上的keepalived会检测到，并且将下面的信息广播出去：

192．168．8．100这个IP对应的MAC地址为节点B网卡的MAC地址

其它电脑如客户端会更新自己的ARP表，对应192．168．8．100的MAC地址＝节点B网卡的MAC地址。

扩展资料：

双机热备特指基于active/standby方式的服务器热备。服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器执行写 *** 作，或者使用一个共享的存储设备。在同一时间内只有一台服务器运行。

当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会通过软件诊测（一般是通过心跳诊断）将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。

Keepalived的运行原理是基于VRRP（虚拟路由冗余协议）机制，在VRRP中有两个重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。

VRRP路由器是一种实体路由器设备，而虚拟路由器则是基于VRRP协议构建的虚拟路由器，是软性的虚拟概念，一组VRRP路由器协同工作，共同构造一台虚拟服务器。

VRRP协议支持一种选举机制，主要用来选出用来提供服务的路由即主控路由，其它的就是备份路由了，当主控路由失效之后，备份路由中重新选出一个主控路由（往往按照设置好的优先级别重新分配），接管主控服务，继续工作，来保证不间断的提供服务。

参考资料：百度百科-双机热备

    前段时间在调试时，将外网接入内部局域网，然后使用向日葵远程连接调试。Windows一个网络适配器只能设置一个IP地址，后面才发现可以通过网络子接口来设置虚拟IP，内部网络通过正常的IP地址通信，外部网络通过子接口来进行通信，即一个物理网口上连接两个子网。Windows可以设置网络子接口，笔者就延申到Linux系统上，总结在不同平台设置网络子接口的方法。需要明确的是，虚拟IP的数据还是经过真实的物理网络接口。简而言之，网卡设备都有一个MAC地址，但是却可以有多个网络层IP地址。

    本文以Windows10和CentOS8为例。

 Windows平台上：

    微软官网对于网络子接口有这样的描述：

1）一个逻辑IP网络正在使用中，并且此计算机需要使用多个IP地址才能在该网络上进行通信。

2）正在使用多个逻辑IP网络，并且此计算机需要一个不同的IP地址才能与每个不同的逻辑IP网络进行通信。

    当不使用“常规”选项卡上的“自动获取IP地址”时，才可以使用“高级TCP/IP设置”进行此网络连接，来完成高级IP寻址。在设置里面，Interface metric 接口度量标准（跃点数）可以设置该接口的优先级，接口度量标准的值越小，表示使用该接口的优先级越高。自动度量标准（自动跃点），最高速度的接口具有最低的接口度量值，优先级越高。

Linux平台上：

    Linux平台上虚拟ip基本上都用于高可用的架构上，比如keepalived就是通过托管VIP里完成飘逸，可以参考笔者以前的文章-Keepalived让树莓派也可以VIP漂移。其实这一篇文章对于keepalived也会有很好的理解了。看一下文章里面的Keepalived后通过ip addr查看的结果。

    VRRP协议来通信完成心跳检测，然后使用辅助IP的ip addr add 来添加虚拟IP地址，主用不在线就del掉VIP，然后在从机上add 同样的VIP。为什么不是ifconfig命令呢，那就需要你仔细看看关键信息找区别了，如果你安装了的话可以使用ifconfig来确定是否能够查看到VIP。

    接下里我们就看看在Linux中创建虚拟IP有两种方法，分别是：别名IP（IP aliases）和辅助IP（secondary IP addresses）。

    1、别名IP是通过ifconfig命令去创建和 *** 作的虚拟ip。

sudo ifconfig enp0s3:1 192.168.31.5 broadcast 192.168.31.255 netmask 255.255.255.0 up

    删除别名IP，将up改为down。

sudo ifconfig enp0s3:1 192.168.31.5 broadcast 192.168.31.255 netmask 255.255.255.0 down

    如果开机就需要别名IP地址的话，需要到/etc/sysconfig/network-scripts目录下新建一个子接口来永久性修改配置文件。将原ifcfg-enp0s3文件复制后，然后修改其中的IP地址信息。

    cp ifcfg-enp0s3 ifcfg-enp0s3:1

    为了方便也可以将ifconfig命令去创建和 *** 作的虚拟ip的命令加入到开机启动中，详情参考笔者以前的文章-Linux设置脚本开机启动的四种方法。

2、辅助IP是由linux的ip命令去创建和 *** 作的。

sudo  ip addr add 192.168.31.5/24 brd 192.168.31.255 dev enp0s3 label enp0s3:1

    设置完成后，也可以通过ifconfig来查看。但是如果在命令后面不添加label enp0s3:1的话，那么ifconfig就不能查看了。

    删除辅助IP，将add替换成del即可。

sudo  ip addr del 192.168.31.5/24 brd 192.168.31.255 dev enp0s3 label enp0s3:1

    辅助IP需要持久化的话，只能将ip命令去创建和 *** 作的虚拟ip的命令加入到开机启动中了。

    路由器通信设备：

    路由器接口有限， 一个物理接口可以配置子接口（逻辑接口）的方式来实现一当多的功能。具体配置参考笔者的文章-eNSP模拟实验-单臂路由实现VLAN间通信。

Linux的负载均衡常用的有三种技术：中国人搞出来的大神级产品 LVS Linux Virtual Server，俄罗斯的Nginx，来发法国的HAProxy。都是基于Linux的开源免费的负载均衡软件。

1. 抗负载能力强，性能高，能达到F5的60%，对内存和CPU资源消耗比较低

2. 工作在网络4层，通过VRRP协议(仅作代理之用)，具体的流量是由linux内核来处理，因此没有流量的产生。

3. 稳定，可靠性高，自身有完美的热备方案(Keepalived+lvs)

4. 不支持正则处理，不能做动静分离。

5. 支持多种负载均衡算法：rr(轮询)，wrr(带权轮询)、lc(最小连接)、wlc(带权最小连接)

6. 配置相对复杂，对网络依赖比较大，稳定性很高。

7. LVS工作模式有4种：

    (1) nat 地址转换

    (2) dr 直接路由

    (3) tun 隧道

    (4) full-nat

1. 工作在网络7层，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名，目录结构

2. Nginx对网络的依赖较小，理论上能ping通就能进行负载功能

3. Nginx安装配置比较简单，测试起来很方便

4. 也可以承担较高的负载压力且稳定，nginx是为解决c10k问题而诞生的

5. 对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测

6. Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载压力

7. Nginx仅能支持http、https和Email协议，这样就在适用范围较小。

8. 不支持Session的直接保持，但能通过ip_hash来解决。对Big request header的支持不是很好。

9. Nginx还能做Web服务器即Cache功能。

1.支持两种代理模式：TCP（四层）和HTTP（七层），支持虚拟主机；

2.能够补充Nginx的一些缺点比如Session的保持，Cookie的引导等工作

3.支持url检测后端的服务器出问题的检测会有很好的帮助。

4.更多的负载均衡策略比如：动态加权轮循(DynamicRoundRobin)，加权源地址哈希(Weighted SourceHash)，加权URL哈希和加权参数哈希(WeightedParameterHash)已经实现

5.单纯从效率上来讲HAProxy更会比Nginx有更出色的负载均衡速度。

6.HAProxy可以对Mysql进行负载均衡，对后端的DB节点进行检测和负载均衡。

7.支持负载均衡算法：Round-robin（轮循）、Weight-round-robin（带权轮循）、source（原地址保持）、RI（请求URL）、rdp-cookie（根据cookie）

8.不能做Web服务器即Cache。

1. 负载能力

lvs抗负载能力最强，因为仅作分发不处理请求，相当于只作转发不做进一步处理直接在内核中完成，对系统资源消耗低（LVS DR模式）；

nginx和haproxy相对来说会弱，但是日PV2000万也没什么问题，因为不仅接受客户端请求，还与后端upstream节点进行请求并获取响应，再把响应返回给客户端，对系统资源和网络资源消耗高；

注：建议如果公司网站流量日PV在2000万以上，并发在7，8万以上才考虑用lvs+keepalived架构

2. 功能性

lvs仅支持4层tcp负载均衡，haproxy可以支持4层tcp和7层http负载均衡，nginx可以支持7层http负载均衡（新版本也支持7层负载均衡）；

nginx功能强大，配置灵活，可做web静态站点，静态缓存加速，动静分离，并支持域名，正则表达式，Location匹配，rewrite跳转，配置简单直观明了，还可以结合etc或consule做发布自动化上下线等等；

haproxy相对nginx的7层负载均衡会弱一些，灵活性不足，个人建议一般用haproxy做TCP负载均衡更合适一些；

3. 运维复杂度

lvs相对来说部署架构更复杂一些，lvs对网络是有要求，lvs必须与real server在同一个网段，也更费资源，需要多2台服务器成本；

nginx和haproxy部署架构更简单，对网络也没要求，更便于后续维护；

像对于大型的，需要进行高并发的网站或者对网络不太严格的时候，可以使用nginx；

对于大型的Web服务器的时候可以使用haproxy；

对性能有严格要求的时候可以使用lvs，就单纯从负载均衡的角度来说，lvs也许会成为主流，更适合现在大型的互联网公司。

注：lvs,nginx,haproxy要实现高可用，都需要借助keepalived软件

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