CentOS环境下3台服务器集群搭建与Python编程实现高可用性配置

在现代IT架构中，高可用性（High Availability, HA）是确保服务连续性和数据完整性的关键因素。本文将详细介绍如何在CentOS环境下搭建一个由3台服务器组成的集群，并通过Python编程实现高可用性配置。我们将涵盖从环境准备到集群搭建，再到高可用性实现的完整过程。

一、环境准备

1. 硬件与软件要求

硬件：3台服务器（物理机或虚拟机）
操作系统：CentOS 7.9
软件：Python 3.x、Nginx、Keepalived、HAProxy

2. 服务器配置

每台服务器需要进行以下基础配置：

安装CentOS 7.9：确保每台服务器都安装了CentOS 7.9操作系统。

网络配置：为每台服务器分配静态IP地址，并确保网络连通性。

主机名设置：分别为三台服务器设置主机名，例如node1、node2、node3。

关闭防火墙和SELinux：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config

更新系统：

yum update -y

二、集群搭建

1. 安装Nginx

Nginx将作为负载均衡器，分发请求到后端服务器。

yum install nginx -y
systemctl start nginx
systemctl enable nginx

2. 安装Keepalived

Keepalived用于实现Nginx的高可用性。

yum install keepalived -y

3. 配置HAProxy

HAProxy作为另一层负载均衡，增加系统的冗余性。

yum install haproxy -y

4. 配置Nginx负载均衡

编辑Nginx配置文件/etc/nginx/nginx.conf，添加以下内容：

http {
    upstream backend {
        server node1:80;
        server node2:80;
        server node3:80;
    }

    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }
}

5. 配置Keepalived

在node1和node2上分别配置Keepalived。编辑/etc/keepalived/keepalived.conf：

node1配置：

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100
    }
}

node2配置：

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100
    }
}

启动Keepalived：

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived

6. 配置HAProxy

编辑/etc/haproxy/haproxy.cfg：

frontend http-in
    bind *:80
    default_backend servers

backend servers
    balance roundrobin
    server node1 192.168.1.1:80 check
    server node2 192.168.1.2:80 check
    server node3 192.168.1.3:80 check

启动HAProxy：

systemctl start haproxy
systemctl enable haproxy

三、Python编程实现高可用性配置

1. 安装Python环境

确保每台服务器上都安装了Python 3.x：

yum install python3 -y

2. 编写监控脚本

使用Python编写一个简单的监控脚本，用于检查Nginx和HAProxy的状态，并在服务异常时进行重启。

#!/usr/bin/env python3
import subprocess
import time

def check_service(service):
    result = subprocess.run(['systemctl', 'is-active', service], stdout=subprocess.PIPE)
    return result.stdout.decode('utf-8').strip()

def restart_service(service):
    subprocess.run(['systemctl', 'restart', service])

services = ['nginx', 'haproxy']

while True:
    for service in services:
        if check_service(service) != 'active':
            print(f"{service} is not running, restarting...")
            restart_service(service)
    time.sleep(60)

将脚本保存为monitor.py，并设置为可执行：

chmod +x monitor.py

使用Cronjob或Systemd定时任务来运行此脚本。

3. 配置Systemd定时任务

创建一个Systemd服务文件/etc/systemd/system/monitor.service：

[Unit]
Description=Monitor and restart services

[Service]
ExecStart=/path/to/monitor.py
Restart=always
User=root

[Install]
WantedBy=multi-user.target

启动并启用服务：

systemctl start monitor
systemctl enable monitor

四、测试与验证

测试Nginx负载均衡：访问虚拟IP 192.168.1.100，确保请求被分发到不同的后端服务器。
测试Keepalived高可用性：停止node1上的Keepalived服务，确保node2接管虚拟IP。
测试HAProxy负载均衡：通过HAProxy的监控界面或日志，验证请求是否均匀分发。
测试Python监控脚本：手动停止Nginx或HAProxy服务，观察监控脚本是否能够自动重启服务。

五、总结

通过本文的步骤，我们成功在CentOS环境下搭建了一个由3台服务器组成的集群，并通过Nginx、Keepalived和HAProxy实现了负载均衡和高可用性。此外，利用Python编程进一步增强了系统的自愈能力，确保服务的高可用性。这种方法不仅提高了系统的可靠性，还为后续的扩展和维护提供了坚实的基础。

希望这篇文章能为你搭建高可用性集群提供有价值的参考。如果有任何问题或需要进一步的优化，欢迎交流和探讨！