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k8s

haproxy+keepalived双活k8s集群

wghdr

环境

k8s

两套k8s集群，vip采用的是kube-vip。
第一套：

  • master1：192.168.1.1
  • master2：192.168.1.2
  • master3：192.168.1.3
  • vip：192.168.1.4

第二套：

  • master1：192.168.1.5
  • master2：192.168.1.6
  • master3：192.168.1.7
  • vip：192.168.1.8

haproxy，keepalived

  • 主从模式：一个vip，vip在master机器上，当master机器出现故障后，vip漂移到slave机器上，slave变为master提供服务。
  • 主主模式：两个vip，两台机器都设置vip，当其中一台机器出现故障后，它的vip就漂移到另一台机器上（即另一台机器有两个vip），当故障机器恢复后，再将vip重新漂移过来。

所以整体访问链路就是：

外部访问–>keepalived vip–>haproxy–>kube-vip–>master–>ingress–>node–>pod

主主模式

这里先介绍主主模式。

  • master：192.168.1.9
  • vip1: 192.168.1.10
  • backup: 192.168.1.11
  • vip2：192.168.1.12
    k8s部署略。

    haproxy

    安装

    yum -y install haproxy
systemctl enable haproxy

    修改配置

    两台haproxy都需要修改。

    
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

global

     log 127.0.0.1   local2           # 定义haproxy日志输出设置 
     log 127.0.0.1   local1 notice
     ulimit-n   65535               # 设置每个进程的可用的最大文件描述符
     maxconn    20480               # 默认最大连接数
     chroot     /var/lib/haproxy    # chroot运行路径
     user       haproxy             # 运行haproxy 用户
     group      haproxy             # 运行haproxy 用户组
     daemon                         # 以后台形式运行harpoxy
     nbproc 1                       # 设置进程数量
     pidfile   /var/run/haproxy.pid  # haproxy 进程PID文件

defaults
mode http # 所处理的类别(7层代理http，4层代理tcp)
log global # 引入global定义的日志格式
maxconn 10240 # 最大连接数
option httplog # 日志类别为http日志格式
option http-server-close #每次请求完毕后主动关闭http通道
option dontlognull # 不记录健康检查日志信息
option forwardfor # 如果后端服务器需要获得客户端的真实ip，需要配置的参数，

可以从http header 中获取客户端的IP

     retries 3             # 3次连接失败就认为服务器不可用，也可以通过后面设置

     option redispatch     #《---上述选项意思是指serverID对应的服务器挂掉后，强制定向到其他健康的服务器, 当使用了cookie时，haproxy将会将其请求的后端服务器的serverID插入到cookie中，以保证会话的SESSION持久性；而此时，如果后端的服务器宕掉了,但是客户端的cookie是不会刷新的，如果设置此参数，将会将客户的请求强制定向到另外一个后端server上，以保证服务的正常---》

     stats refresh 30       #设置统计页面刷新时间间隔
     option abortonclose    #当服务器负载很高的时候，自动结束掉当前队列处理比较久的连接
     balance roundrobin     #设置默认负载均衡方式，轮询方式
     #balance source        #设置默认负载均衡方式，类似于nginx的ip_hash
     #contimeout 5000        #设置连接超时时间
     #clitimeout 50000       #设置客户端超时时间
     #srvtimeout 50000       #设置服务器超时时间
     timeout http-request    10s  #默认http请求超时时间
     timeout queue           1m   #默认队列超时时间
     timeout connect         10s  #默认连接超时时间
     timeout client          1m   #默认客户端超时时间
     timeout server          1m   #默认服务器超时时间
     timeout http-keep-alive 10s  #默认持久连接超时时间
     timeout check           10s  #设置心跳检查超时时间

listen admin_status #Frontend和Backend的组合体,监控组的名称，按需自定义名称
bind 0.0.0.0:8888 #监听服务端口-HAproxy后台管理页面，这个端口可自定义设置，不可用已占用端口
mode http #http的7层模式
log 127.0.0.1 local3 err #错误日志记录
stats refresh 5s #每隔5秒自动刷新监控页面
stats uri /proxy #监控页面的url访问路径，自定义访问路径
stats realm Haproxy\ welcome #监控页面的提示信息
stats auth admin:admin #监控页面的用户和密码admin,可以设置多个用户名
stats hide-version #隐藏统计页面上的HAproxy版本信息
stats admin if TRUE #手工启用/禁用,后端服务器(haproxy-1.4.9以后版本)
listen k8s443
bind 0.0.0.0:443 # ingress 443端口
balance roundrobin
server vip443-1 172.16.251.250:443 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5
server vip443-2 172.16.251.251:443 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5
listen k8s80
bind 0.0.0.0:80 # ingress 80端口
balance roundrobin
server vip80-1 172.16.251.250:80 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5
server vip80-2 172.16.251.251:80 weight 1 cookie 3 check inter 2000 rise 2 fall 5

检查配置文件是否有效：
```shell
haproxy -c -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

file

启动

systemctl restart haproxy
systemctl status haproxy

访问admin页面

访问：http://192.168.1.9:8888/proxy ，输入用户名密码。

file

状态都为绿色，即在线。离线显示红色。

haproxy日志配置

安装rsyslog

yum install -y rsyslog

修改rsyslog配置

vim /etc/rsyslog.conf
# Provides UDP syslog reception  #由于haproxy的日志是用udp传输的，所以要启用rsyslog的udp监听
$ModLoad imudp
$UDPServerRun 514

找到  #### RULES ####   下面添加
local2.*                       /var/log/haproxy.log

重启rsyslog

systemctl restart rsyslog

重启haproxy

systemctl restart haproxy

查看日志

tail -f /var/log/haproxy.log

file

keepalived

安装

yum -y install keepalived
systemctl enable keepalived

修改master配置

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   router_id proxy-master  # 自定义id不能重复

}

# 定义脚本名字和脚本执行的间隔和脚本执行的优先级变更
vrrp_script chk_haproxy {
  script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"
  interval 10  # 每10秒执行一次检查脚本
  # weight 2
}

# 实例1 是MASTER服务
vrrp_instance VI_1 {      # 实例名称也可以自定义，主从必须一致
    state MASTER          # 配置 HA1 为 Master
    interface eth0        # 网卡名称根据自己的改
    virtual_router_id 51  # 虚拟路由id，主从必须一致   配置同一个 VRID，范围在 [0-255] 之间
    priority 100          # 优先级，MASTER比BACKUP高即可，数字差距尽量大一些
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS   # 主从保持一致
        auth_pass 1111   # 主从保持一致
    }

    track_script {   # 引用脚本
        chk_haproxy  # 脚本名称与上面定义的名称必须一致
    }

    virtual_ipaddress {   # 虚拟ip地址
        192.168.1.10     # 根据自己的修改
    }
}

# 实例2 是BACKUP服务器
vrrp_instance VI_2 {      # 实例名称也可以自定义，主从必须一致
    state BACKUP          # 置 HA1 为BACKUP 
    interface eth0        # 网卡名称根据自己的改
    virtual_router_id 61  # 虚拟路由id，主从必须一致
    priority 50          # 优先级，MASTER比BACKUP高即可，数字差距尽量大一些
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS   # 主从保持一致
        auth_pass 1111   # 主从保持一致
    }
    virtual_ipaddress {   # 虚拟ip地址
        192.168.1.12     # 根据自己的修改
    }
}

修改backup配置

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   router_id proxy-backup  # 自定义id不能重复

}

# 定义脚本名字和脚本执行的间隔和脚本执行的优先级变更
vrrp_script chk_haproxy {
  script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"
  # 每5秒执行一次检查脚本
  interval 10
  # weight 2
}

# 实例1 是BACUP服务
vrrp_instance VI_1 {      # 实例名称也可以自定义，主从必须一致
    state BACKUP          # 设置 HA2 为 Backup
    interface eth0        # 网卡名称根据自己的改
    virtual_router_id 51  # 虚拟路由id，主从必须一致
    priority 50          # 优先级地于master
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS   # 主从保持一致
        auth_pass 1111   # 主从保持一致
    }
    virtual_ipaddress {   # 虚拟ip地址
        192.168.1.12        # 根据自己的修改
    }
}

# 实例2 是 MASTER 服务器
vrrp_instance VI_2 {      # 实例名称也可以自定义，主从必须一致
    state MASTER          # 设置 HA2 为 MASTER
    interface eth0        # 网卡名称根据自己的改
    virtual_router_id 61  # 虚拟路由id，主从必须一致
    priority 100         # 优先级，MASTER比BACKUP高即可，数字差距尽量大一些
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS   # 主从保持一致
        auth_pass 1111   # 主从保持一致
    }

    track_script {       # 引用脚本
        chk_haproxy      # # 脚本名称与上面定义的名称必须一致
    }

    virtual_ipaddress {   # 虚拟ip地址
        192.168.1.10       # 根据自己的修改
    }
}

检测haproxy脚本check_haproxy.sh

cat check_haproxy.sh
#!/bin/bash
A=`ps -C haproxy --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then
   systemctl restart haproxy
   sleep 3
   if [ `ps -C haproxy --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
       systemctl stop keepalived
   fi
fi

添加执行权限

chmod a+x /etc/keepalived/chk_haproxy.sh

启动keepalived

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived

查看ip地址

master：

ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:86:6e:f6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.9/24 brd 172.16.251.255 scope global noprefixroute ens192
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.10/32 scope global ens192
        valid_lft forever preferred_lft forever

backup：

ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:86:6e:f6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.11/24 brd 172.16.251.255 scope global noprefixroute ens192
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.12/32 scope global ens192
        valid_lft forever preferred_lft forever

测试访问

访问：http://192.168.1.10:8888/proxy ，访问：http://192.168.1.12:8888/proxy
输入用户名密码都可以正常访问。

测试haproxy+keepalived是否正常运行

部署nginx服务，添加域名

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:stable-alpine
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    name: http
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: nginx-ingress
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: nginx.test.com
    http:
      paths:
      - backend:
          service:
            name: nginx
            port:
              number: 80
        path: /
        pathType: Prefix

file

本地添加解析

将nginx.test.com域名解析添加到两个vip的地址，可以正常访问

file

可以看到两个集群的ingress-80都被访问到了。

file

测试keepalived高可用

关闭master的keepalived服务

systemctl stop keepalived

查看日志：

file

查看master和backup的ip地址，可以看到vip发生了漂移。

master：

ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:86:6e:f6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.9/24 brd 172.16.251.255 scope global noprefixroute ens192
       valid_lft forever preferred_lft forever

backup：

ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:86:6e:f6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.9/24 brd 172.16.251.255 scope global noprefixroute ens192
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.10/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.12/32 scope global eth0

测试访问haproxy和nginx服务，都可以正常访问。

重启master的keepalived

可以看到master的vip已经漂移回来了。
master：

ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:86:6e:f6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.9/24 brd 172.16.251.255 scope global noprefixroute ens192
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.10/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

backup同理。

测试停止haproxy

关闭master的haproxy服务。

ps aux | grep haproxy
systemctl stop haproxy

file

过一会可以看到haproxy重新启动了。

file

主从模式

主从环境相比于主主环境，区别只在于keepalived.conf的配置不同，其他的配置都和主主模式下的一样，并且主从环境下只有一个VIP（默认在Master端配置）

master：

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   router_id proxy-master  # 自定义id不能重复

}

# 定义脚本名字和脚本执行的间隔和脚本执行的优先级变更
vrrp_script chk_haproxy {
  script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"
  interval 10  # 每10秒执行一次检查脚本
  # weight 2
}

# 实例1 是MASTER服务
vrrp_instance VI_1 {      # 实例名称也可以自定义，主从必须一致
    state MASTER          # 配置 HA1 为 Master
    interface ens192        # 网卡名称根据自己的改
    virtual_router_id 51  # 虚拟路由id，主从必须一致   配置同一个 VRID，范围在 [0-255] 之间
    priority 100          # 优先级，MASTER比BACKUP高即可，数字差距尽量大一些
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS   # 主从保持一致
        auth_pass 1111   # 主从保持一致
    }

    track_script {   # 引用脚本
        chk_haproxy  # 脚本名称与上面定义的名称必须一致
    }

    virtual_ipaddress {   # 虚拟ip地址
        192.168.1.10     # 根据自己的修改
    }
}

backup：

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   router_id proxy-backup  # 自定义id不能重复

}

# 定义脚本名字和脚本执行的间隔和脚本执行的优先级变更
vrrp_script chk_haproxy {
  script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"
  # 每5秒执行一次检查脚本
  interval 10
  # weight 2
}

# 实例1 是BACUP服务
vrrp_instance VI_1 {      # 实例名称也可以自定义，主从必须一致
    state BACKUP          # 设置 HA2 为 Backup
    interface eth0        # 网卡名称根据自己的改
    virtual_router_id 51  # 虚拟路由id，主从必须一致
    priority 50          # 优先级地于master
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS   # 主从保持一致
        auth_pass 1111   # 主从保持一致
    }
    virtual_ipaddress {   # 虚拟ip地址
        192.168.1.10         # 根据自己的修改
    }
}

这样只有一个vip：192.168.1.10。在master上查看ip地址：

ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:86:6e:f6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.9/24 brd 172.16.251.255 scope global noprefixroute ens192
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.10/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

参数优化

haproxy

  • maxconn 最大连接数，根据应用实际情况进行调整，推荐使用10240，也可以65535。
  • daemon 守护进程模式，Haproxy可以使用非守护进程模式启动，建议使用守护进程模式启动。
  • nbproc 负载均衡的并发进程数，建议与当前服务器CPU核数相等或为其2倍。
  • retries 重试次数，主要用于对集群节点的检查，如果节点多，且并发量大，设置为2次或3次。
  • option http-server-close 主动关闭http请求选项，建议在生产环境中使用此选项。
  • timeout http-keep-alive 长连接超时时间，设置长连接超时时间，可以设置为10s。
  • timeout http-request http请求超时时间，建议将此时间设置为5～10s，增加http连接释放速度。
  • timeout client 客户端超时时间，如果访问量过大，节点响应慢，可以将此时间设置短一些，建议设置为1min左右就可以了。

内核

# 设置本地端口范围，默认是从32768到60999。
echo 1024 60999 > /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
# 设置TCP连接的关闭超时时间，默认是60s。它表示在接收到连接关闭请求后，内核将等待多长时间来确认关闭请求的对方是否确认了关闭。如果在指定的超时时间内没有收到对方的确认，内核将重新发送关闭请求。
echo 30 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
# 设置TCP SYN（同步）队列的最大长度，默认是256。当客户端向服务器发送连接请求时，服务器会将请求放入SYN队列中等待处理。当SYN队列已满时，服务器将无法接受新的连接请求，导致客户端的连接请求被丢弃或被延迟处理。linux 是没有办法修改MSL的，tcp_fin_timeout 不是2MSL 而是Fin-WAIT-2状态.
echo 4096 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog
# 设置TCP TIME-WAIT（等待）状态的最大桶（bucket）数量。该参数定义了内核可以同时处理的TIME-WAIT状态的最大数量。每个TIME-WAIT状态的连接都会占用一个桶，而超过设定的最大桶数后，新的TIME-WAIT连接将被丢弃或不再进入TIME-WAIT状态。默认是32768。
echo 262144 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_tw_buckets
# 设置内核允许存在的最大孤立的TCP连接数量。当客户端或服务器端异常终止时，连接可能会变为孤立状态，即没有与之关联的进程或应用程序。当达到这个阈值时，新的孤立连接将被丢弃。这是为了防止系统资源被无限制地占用。默认是32768。
echo 262144 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans
# 设置TCP空闲连接在没有数据传输的情况下的超时时间。TCP Keep-Alive是一种机制，用于检测处于空闲状态的TCP连接是否仍然有效。当一段时间内没有数据在连接上进行传输时，Keep-Alive 机制会发送特殊的探测数据包给对端，以验证连接是否仍然保持活动状态。默认是7200s。
echo 300 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
# 用于启用或禁用TCP TIME-WAIT状态的快速回收（Fast Recovery）机制。如果该参数被启用，内核将尝试重用处于TIME-WAIT状态的连接资源，以便更快地处理新的连接请求。默认是0禁用的。
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle
# 用于启用或禁用TCP时间戳（Timestamp）选项。TCP时间戳选项是一种用于增强TCP协议性能和安全性的机制。当启用TCP时间戳选项时，TCP报文头部会包含一个时间戳字段，用于记录报文的发送和接收时间。时间戳可以改善TCP流量控制和拥塞控制，抵御TCP序列号预测攻击。默认是1启用的。
分类： k8s
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