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Redis+Keepalived高可用方案详细分析

 
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转自:http://my.oschina.net/guol/blog/182491  

 上一篇简单的了解了一下redis官方自带的HA方案sentinel,试用发现还是不错的,但是由于还没有合并进稳定分支中,所以在生产环境也不敢使用,还有一个就是需求还暂时不能完全满足,所以就尝试一下redis+keepalived方案,毕竟keepalived现在还是很稳定的,而且资料也充足。

实验环境

    ubuntu12.04  10.20.112.26 默认的master

                 10.20.112.27 默认的slave

    VIP          10.20.112.29

    redis-server 2.6.16

 

    keepalived默认只能做到对网络故障和keepalived本身的监控,即当出现网络故障或者keepalived本身出现问题时,进行切换。但我们更关注的是机器上运行的业务,如果业务出问题了VIP没有变化,整体来说还是失败的。这时候就需要根据业务进程的运行状态决定是否需要进行主备切换。还好keepalived提供了这样一个自定义脚本监控功能,不过该参数设置在官方默认的文档中并没有出现。

    其实文档中有两个我们常用的参数都没有提到:

    1 vrrp_script && track_script

      vrrp_script代码块是用来定义监控脚本,脚本执行时间间隔以及脚本的执行结果导致优先级变更幅度的。

 

1 vrrp_script chk_redis {
2     script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh"  #指定执行脚本的路径
3     interval 1                                       #指定脚本的执行时间间隔
4     weight 10                                        #脚本结果导致的优先级变更:10表示优先级+10;-10则表示优先级-10
5 }

      定义好vrrp_script代码块之后,就可以在instance中使用了

 

1 track_script {
2      chk_redis
3 }

       注意:VRRP脚本(vrrp_script)和VRRP实例(vrrp_instance)属于同一个级别

     2 notify_stop

       keepalived停止运行前运行notify_stop指定的脚本。

       配合官方文档提到的以下三个参数一起使用,功能更强大:

       notify_master  keepalived切换到master时执行的脚本   
       notify_backup  keepalived切换到backup时执行的脚本  
       notify_fault   keepalived出现故障时执行的脚本

      3 还有个问题需要注意

       当master down了,backup接管了,master再次起来,不能再成为master。否则master恢复了再接管的话,会造成业务来回切换,这时候就需要nopreempt参数了。

       nopreempt:设置不抢占,这里只能设置在state为backup的节点上,而且这个节点的优先级必须别另外的高

 

先来看看方案的整体思路:

    通过keepalived的自定义脚本功能监控本机的redis服务状态,当监控脚本检测到redis服务出现异常时,则改变本机keepalived的优先级,同时这会导致master/backup角色的变化,而keepalived在角色变化时也会触发一些机制执行相关脚本,这就为我们改变redis的master/slave状态提供了机会,这样做的目的是为了是redis的master/slave直接的数据保持一致。

    在keepalived+redis的使用过程中有四种情况:

    1 一种是keepalived挂了,同时redis也挂了,这样的话直接VIP飘走之后,是不需要进行redis数据同步的,因为redis挂了,你也无法去master上同步,不过会损失已经写在master上却还没同步到slave上面的这部分数据。

    2 另一种是keepalived挂了,redis没挂,这时候VIP飘走后,redis的master/slave还是老的对应关系,如果不变化的话会把数据写入redis slave中,从而不会同步到master上去,这就要借助监控脚本反转redis的master/slave关系。这时候就要预留一点时间进行数据同步,然后反转master/slave。

    3 还有一种是keepalived没挂,redis挂了,这时候根据监控脚本会检测到redis挂了,并且降低keepalived master的优先级,同样会导致VIP飘走,情况和第二种一样,也是需要进行数据同步,然后反转当前redis的master/slave关系的。

    4 随后一种是keepalived没挂,redis也没挂,大吉大利啊,什么都不用操作。

    本文的实验环境四种情况都适合,第一种是不需要同步数据的,脚本会默认去同步数据,但是其实是不会成功的。脚本主要是用来处理第二和第三种情况的。

 

 

配置10.20.112.26

1 安装keepalived

 

1 apt-get install keepalived

2 安装redis

    redis是采用源码编译安装的,ubuntu12.04默认自带版本没有这么高,安装过程参照以前文档。

3 配置keepalived

 

01 global_defs {
02     lvs_id LVS_redis
03 }
04 vrrp_script chk_redis {
05         script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh"
06         weight -20
07         interval 2                                    
08 }
09  
10 vrrp_instance VI_1 {
11         state backup                           
12         interface eth0                         
13         virtual_router_id 51
14         nopreempt
15         priority 200     
16         advert_int 5                     
17         track_script {
18             chk_redis                    
19         }
20         virtual_ipaddress {
21              10.20.112.29                       
22         }
23         notify_master /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
24         notify_backup /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
25         notify_fault  /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh
26         notify_stop   /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh
27 }

4 配置redis,/etc/redis/redis.com 

    最简单的配置就是把默认配置文件中的bind 127.0.0.1修改为0.0.0.0即可。

5 建立redis状态切换脚本

    在/etc/keepalived目录下建立log和scripts目录。

    在script下有五个脚本,一个是检测redis状态的redis_check.sh脚本,其余四个是keepalived状态变化时执行的脚本。keepalived有master/backup/stop/fault四种状态,因为我们主要是关注系统上的业务,所以在在keepalived进入fault/stop状态后,也认为是进入了backup状态,需要对redis的master/slave关系进行反转,否则即使VIP漂移过去,但是redis的主从关系还没有改变,会导致数据不一致,所以最终四个脚本只有两种内容。

  5.1 redis服务状态检测脚本redis_check.sh(27上面内容和它一样)

 

01 #!/bin/bash
02 ###/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh
03 ALIVE=`/usr/bin/redis-cli PING`
04 if "$ALIVE" == "PONG" ]; then
05   echo $ALIVE
06   exit 0
07 else
08   echo $ALIVE
09   exit 1
10 fi

   5.2 keepalived进入master状态时的检测脚本redis_master.sh

 

01 #!/bin/bash
02 ###/etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
03 REDISCLI="redis-cli"
04 LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
05 pid=$$
06  
07 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver]" >> $LOGFILE
08 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] Run 'SLAVEOF 10.20.112.27 6379'" >> $LOGFILE
09 $REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.27 6379 >> $LOGFILE  2>&1
10 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] wait 10 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
11 sleep 10
12 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
13 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Run slaveof no one,close master/slave" >> $LOGFILE
14 $REDISCLI SLAVEOF NO ONE >> $LOGFILE 2>&1
15 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait other slave connect...." >> $LOGFILE

    5.3 keepalived进入backup/stop/fault时的检测脚本,由于内容都一致,所以只写出redis_backup.sh

 

01 #!/bin/bash
02 ###/etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
03 REDISCLI="redis-cli"
04 LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
05 pid=$$
06  
07 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master]" >> $LOGFILE
08 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Being slave state..." >> $LOGFILE 2>&1
09 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait 10 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
10 sleep 10
11 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
12 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] Run 'SLAVEOF 10.20.112.27 6379'" >> $LOGFILE
13 $REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.27 6379 >> $LOGFILE  2>&1
14 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] slave connect to 10.20.112.27 ok..." >> $LOGFILE

 

配置10.20.112.27

1 安装keepalived

2 安装redis

3 配置redis,/etc/redis/redis.com

    前面三步骤均一样

4 配置keepalived

 

01 global_defs {
02     lvs_id LVS_redis
03 }
04  
05 vrrp_script chk_redis {
06         script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh"  
07         weight  -20
08         interval 2                                      
09 }
10 vrrp_instance VI_1 {
11         state backup                               
12         interface eth0                             
13         virtual_router_id 51
14         priority 190   
15         advert_int  5                           
16         track_script {
17              chk_redis                  
18         }
19         virtual_ipaddress {
20              10.20.112.29                   
21         }
22         notify_master /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
23         notify_backup /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
24         notify_fault  /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh
25         notify_stop   /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh
26 }

5 建立redis状态切换脚本

    在/etc/keepalived目录下建立log和scripts目录

    5.1 redis服务状态检测脚本redis_check.sh(26上面内容和它一样)

    5.2 keepalived进入master状态时的检测脚本redis_master.sh

 

01 #!/bin/bash
02 ###/etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
03 REDISCLI="/usr/bin/redis-cli"
04 LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
05 pid=$$
06  
07 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[backup]" >> $LOGFILE
08 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[backup] Run 'SLAVEOF 10.20.112.26 6379'" >> $LOGFILE
09 $REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.26 6379 >> $LOGFILE  2>&1
10 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[backup] wait 10 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
11 sleep 10
12 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
13 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Run slaveof no one,close master/slave" >> $LOGFILE
14 $REDISCLI SLAVEOF NO ONE >> $LOGFILE 2>&1
15 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait other slave connect...." >> $LOGFILE

    5.3 keepalived进入backup/stop/fault时的检测脚本,由于内容都一致,所以只写出redis_backup.sh

 

01 #!/bin/bash
02 ###/etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
03 REDISCLI="/usr/bin/redis-cli"
04 LOGFILE="/etc/keepalived/log/redis-state.log"
05 pid=$$
06  
07 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] Being slave state..." >> $LOGFILE 2>&1
08 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] wait 15 sec for data sync from old master" >> $LOGFILE
09 sleep 15
10 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[master] data rsync from old mater ok..." >> $LOGFILE
11 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] Run 'SLAVEOF 10.20.112.26 6379'" >> $LOGFILE
12 $REDISCLI SLAVEOF 10.20.112.26 6379 >> $LOGFILE  2>&1
13 echo "`date +'%Y-%m-%d:%H:%M:%S'`|$pid|state:[slaver] slave connect to 10.20.112.26 ok..." >> $LOGFILE

 

 

下面开始试验

    既然我们设置了nopreempt,那么在启动keepalived的时候就有启动的顺序问题了,我们把redis的master和keepalived的master(虽然配置文件中都是backup,但是我们是想让26这台做master的)默认设置在同一台机器上,由于在keepalived的master上面设置了nopreempt参数,所以在启动keepalived服务的时候,一定要先启动redis master的那台,因为在设置了nopreempt了,keepalived在启动后都是先进入backup状态,而脚本又设置了进入backup状态后,会连接新的对方进行数据同步,所以,在启动keepalived之前还有一个条件就是redis的master和slave中的数据必须一致。这样先启动redis的master那台的keepalived,虽然redis master会连接到redis slave同步数据,但是两边数据在刚开始的时候是一致的,并不会产生什么问题。

1 先启动26和27上的redis服务,配置27从26上面同步数据,同步完毕后,取消27的同步机制。

    这个就是在27的redis上面执行slaveof 10.20.112.26 6379,等待数据同步完毕后再执行slaveos on one,让26和27的redis都保持master状态

2 接着启动26的keepalived,不要启动27的keepalived,在26和27上面各开启三个终端,观察自定义日志和系统日志状态

  26的syslog


    红框 19秒keepalived启动后,由于设置了不抢占,且起始状态都是backup,所以启动后keepalived先进入backup状态,进入bankup状态后,成功的执行了redis_backup.sh脚本

    绿框 34秒的时候,keepalived开始向master状态转变,注意:这个时间很重要,为什么是34秒呢?默认是3秒后就开始向master状态转变,由于我们设置了advert_int 5,默认检测三次,所以15秒之后才向master转变,为什么设置间隔这么长时间呢?是为了让redis_backup.sh脚本有充足的时间执行完毕。39秒的时候成功的转变为master状态,这时候会执行redis_master.sh脚本。

  26的redis-state.log

   过程解释:

   红框 确实如系统日志表现的那样,19秒的时候先进入backup状态,执行redis_backup.sh脚本。redis_backup是keepalived进入到backup状态时执行的脚本。进入到banckup状态,说明自身以前是master状态或者无状态,这时候会等待两秒种,让之前的slave把数据同步完,2秒钟在数据大的时候有些短,其实是可以设置的,只要小于3倍的advert_int时间就行,因为3倍的时间之后会转为master状态的。 2秒钟之后我们的redis连接到27上面(27这时候充当master),开始进行正常的master/slave机制同步数据,也就是红框中21秒的时候。到此为止,redis_backup.sh执行完毕。

   绿框 由于设置了不抢占,所以过了3倍的advert_int时间之后,开始向master状态转变,这个转变过程需要的时间是不固定的,在上面的日志中需要5秒,正式的成为master状态,这时候会执行redis_master.sh脚本,脚本指定需要到27的redis上同步数据(27在红框中的时候是充当master的),你可以看到已经有连接了,那是因为在红框中已经连接过一次了,我设置的是同步10秒钟之后断开和27的连接,可以看到49秒的时候执行了slaveof no one命令,断开了和27的连接,把26自身的redis提升为master,这时候数据也是最新的了。

3 待26的各项进程都ok后,我们开始启动27上面的keepalived服务

  27的syslog


   红框 40秒的时候启动27的keepalived,由于默认都是backup,所以直接进入backup状态,由于27的优先级比26低,所以27并不会过度到master状态,这时候26是master状态了。在backup状态执行了redis_backup.sh脚本。

  27的redis-state.log

   红框 在进入backup状态后,默认之前是master状态或者无状态,所以等待15秒,让26把数据同步完(26这时候充当backup),在15秒之后,开始向backup转变,开始执行slaveof 10.20.112.26 6379,作为26的slave。

 

下面要模拟故障3:

1 kill掉26的redis进程,保持keepalived进程。(模拟3)

  26的syslog


  红框 可以看到检测脚本chk_redis发现redis已经宕掉,降低了26的keepalived的优先级,导致26进入backup状态,开始执行redis_backup.sh监控脚本

  26的redis-state.log


  红框 由于redis我是kill掉的,所以必然不能进行数据同步了,不过这并不影响使用。

  27的syslog


  绿框 可以看到27转变到master状态,并且执行了redis_master.sh脚本

  27的redis-state.log

  绿框 由于26的redis是kill掉的,所以即使27转变到master状态也不能去26同步数据,当然27也等不到26连接上来,不过并不影响我们使用。

下面要模拟故障2:

2 kill掉26的keepalived进程,保持redis进程。(模拟2)

  26的syslog


  红框 是keepslived的启动过程,在模拟3中已经详细分析过

  绿框 是kill掉keepalived进程后的日志。

  26的redis-state.log


  红框 是keepalived启动过程中执行的监控脚本日志,前面模拟3中已经详细分析过

  绿框 是keepalived进程kill掉之后,执行的监控脚本日志,在等待27同步完数据后,作为27的slave连接上去。

  26的redis info

  可以看到master/slave的转变过程

  27的syslog


  红框 是keepalived作为backup的启动过程,在模拟3中已经分析过。

  绿框 是kill掉26的keepalived进程后,27转变为master时的日志,执行了redis_master.sh脚本。

  27的redis-state.log


  红框 是keepalived启动时执行的监控脚本日志,由于开始是backup的,所以没有过多的状态切换过程。

  绿框 是26的keepalived进程被kill掉之后,27转变为master时执行的脚本日志,由于keepalived挂了,但是26的redis进程还在,所以先和26进行数据同步,完成之后再把自己提升为redis master。

  27的redis info


  可以看到redis的master/slave变化过程

 

以上就是我所能想到的keepalived+redis HA方案中需要注意的地方。

 

 

 

 

  • 1楼:叁万英尺 发表于 2014-03-25 13:15 回复此评论
    这种场景测试怎么解决:备份的redis节点突然挂掉了,然后在keepalived还未检测到时又恢复了,此时未设置slave of,该如何设置了?
     
  • qin1238888
    2楼:qin1238888 发表于 2014-05-27 09:52 回复此评论
    lz 根据你的文章我配置出来后发现,始终keepalived漂移不了,后来在redis_ckeck.sh中的

    else echo $ALIVE
    exit 1
    fi
    添加 killall -9 keepalived 即杀死keepalived,修改后为
    else echo $ALIVE
    killall -9 keepalived 
    exit 1
    fi
    方可漂移
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