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2024.10.28

Linuxサーバ上でのKeepalivedを活用した高可用性サービスの展開

こんにちは。技術部のPです。

高可用性（High Availability, HA）とは、サービスやシステムが常に稼働し、ユーザに対して中断なくサービスを提供できることを指します。今日のIT業界では、複数のプロバイダが同様のサービスを提供しているため、競争力を維持するためには、サービスの質だけでなく、ダウンタイムを最小限に抑え、常に利用可能な状態を保つことが重要です。

本記事では、Linuxサーバ上での高可用性を実現するための「Keepalived」の導入と設定について紹介します。

概要

Keepalivedとは
Keepalivedの導入と設定
動作確認

Keepalivedとは？

Keepalivedは、Linuxシステム向けに開発されたソフトウェアで、ロードバランシング（Load Balancing）と高可用性（High Availability）を提供するために使用されます。初版は2000年12月にリリースされ、現在も進化を続けています。

Keepalivedは、複数のサーバに対して仮想IPアドレス（VIP）を提供し、主サーバがダウンした場合に自動でバックアップサーバに切り替えることができます。

公式サイト：Keepalived

下記のシステム構成をご参考ください。

本構成では、db01 と db02 の2つのDBサーバが構成されています。初期設定では db01 がマスターとしてVirtual IP (VIP)を保持し、必要に応じてバックアップサーバ db02 にフェイルオーバーします。

db01 (MASTER)
- Host name: db01
- Private IP: 192.168.0.31
- Virtual IP: 192.168.0.40
- OS: AlmaLinux
- Keepalived: 使用
db02 (BACKUP)
- Host name: db02
- Private IP: 192.168.0.32
- OS: AlmaLinux
- Keepalived: 使用

web01 (Web server)
- Host name: web01
- Private IP: 192.168.0.1
- OS: AlmaLinux
- Apache: 使用

Keepalivedの機能や動作を理解しやすくするために、次は導入と設定の部分を進めていきます。

Keepalivedの導入と設定

インストール手順

以下のコマンドでKeepalivedをインストールします。

# dnf install keepalived
# rpm -qa | grep keepalived

設定ファイルの編集

バックアップ用に元の設定ファイルをコピーし、必要な設定を行います。

■db01

# cp -p /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.org
# vi /etc/keepalived/keepalived.conf

# cat /etc/keepalived/keepalived.conf

—————————————————————————————–

! Configuration File for keepalived

global_defs {

enable_script_security

}

vrrp_script mysqlchk {

     script “/etc/keepalived/mysqlchk.sh”

     interval 5

     weight 2

     fall 4

     rise 2

}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP

interface eth0

virtual_router_id 51

priority 100

advert_int 1

virtual_ipaddress {

    192.168.0.40 dev eth0 label eth0:0   #VIP

}

unicast_src_ip 192.168.0.31

unicast_peer {

      192.168.0.32

}

track_script {

    mysqlchk

}

}

■db02

#cat /etc/keepalived/keepalived.conf

—————————————————————————————–

! Configuration File for keepalived

global_defs {

enable_script_security

}

vrrp_script mysqlchk {

     script “/etc/keepalived/mysqlchk.sh”

     interval 5

     weight 2

     fall 4

     rise 2

}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP

interface eth0

virtual_router_id 51

priority 100

advert_int 1

virtual_ipaddress {

    192.168.0.40 dev eth0 label eth0:0   #VIP

}

unicast_src_ip 192.168.0.32

unicast_peer {

      192.168.0.31

}

track_script {

    mysqlchk

}

}

解説：

上記の設定では、最初にDBサーバ db01 が MASTER として起動され、インターフェース eth0 に割り当てられた Virtual IP (VIP) である 192.168.0.40 を保持します。また、db01 上の優先度（priority）が102になります。DBサーバ db02 が後で起動されるので、BACKUPとなり、優先度も102になります。
track_script を使用して、MySQLサービスの状態を監視するヘルスチェックスクリプトを実行します。
何らかの理由でMySQLが動作しなくなった場合、Keepalived は db01 上の優先度を 102-2=100 に減算します。この時点で、db01の優先度は100となり、最初にdb02 の優先度 102 より低くなるため、Keepalivedは db02 の状態を BACKUP から MASTER に切り替え、db02 がVirtual IPを保持するようになります。

■MySQLのヘルスチェックスクリプト

MySQLの状態を監視するためのスクリプトを作成します。

#vi /etc/keepalived/mysqlchk.sh

# cat /etc/keepalived/mysqlchk.sh

—————————————————————————————–

#!/bin/bash

TIMEOUT=60

SOCK=/var/lib/mysql/mysql.sock

sudo mysql -S $SOCK –connect-timeout=$TIMEOUT -e “show variables like ‘server_id’;”

—————————————————————————————–

■ログ設定とKeepalivedの起動

ログの設定:
keepalivedログを出力するために、/etc/rsyslog.d/keepalived.conf ファイルに以下を追加します。

local7.* /var/log/keepalived/keepalived.log

システムログの再起動:

# systemctl restart rsyslog.service

Keepalivedの設定反映:

# systemctl start keepalived.service

動作確認

VIPの確認

■db01

ip a コマンドで仮想IPアドレスが正しく割り当てられているか確認します。

# 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

–省略–

2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000

–省略–

    inet 192.168.0.31/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute eth0

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet 192.168.0.40/32 scope global eth0

–省略–

■db02

# 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

–省略–

2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000

–省略–

    inet 192.168.0.32/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute eth0

–省略–

VIPでウェブサーバから接続する確認

# mysql -h 192.168.0.40 -u root -p

Enter password:

MariaDB [(none)]> select @@hostname;

+————–+

| @@hostname |

+————–+

| db01 |

+————–+

1 row in set (0.001 sec)

「web01」ウエブサーバから VIP：192.168.0.40 経由でマスター：「db01」に接続できることを確認できました。

IPが切り替わる動作の確認

・db01停止

# systemctl status mysql
● mariadb.service - MariaDB 10.3 database server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mariadb.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Fri 2023-12-22 12:16:21 JST; 4h 41min ago
     Docs: man:mysqld(8)
           https://mariadb.com/kb/en/library/systemd/
  Process: 1089 ExecStartPost=/usr/libexec/mysql-check-upgrade (code=exited, status=0/SUCCESS)
  Process: 760 ExecStartPre=/usr/libexec/mysql-prepare-db-dir mariadb.service (code=exited, status=0/SUCCESS)
  Process: 710 ExecStartPre=/usr/libexec/mysql-check-socket (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 800 (mysqld)
   Status: "Taking your SQL requests now..."
    Tasks: 39 (limit: 205422)
   Memory: 1.3G
   CGroup: /system.slice/mariadb.service
           mq800 /usr/libexec/mysqld --basedir=/usr

12月 22 12:16:20 db01 systemd[1]: Starting MariaDB 10.3 database server...
12月 22 12:16:20 db01 mysql-prepare-db-dir[760]: Database MariaDB is probably initialized in /var/lib/mysql already, nothing is done.
12月 22 12:16:20 db01 mysql-prepare-db-dir[760]: If this is not the case, make sure the /var/lib/mysql is empty before running mysql-prepare-db-dir.
12月 22 12:16:21 db01 systemd[1]: Started MariaDB 10.3 database server.
# systemctl stop mysql
#

・ログを確認

# tail -f /var/log/keepalived/keepalived.log
Dec 22 12:21:53 db01 Keepalived_vrrp[903]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.40
Dec 22 12:21:53 db01 Keepalived_vrrp[903]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.40
Dec 22 12:21:53 db01 Keepalived_vrrp[903]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.40
Dec 22 12:21:53 db01 Keepalived_vrrp[903]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.40
Dec 22 16:58:16 db01 Keepalived_vrrp[903]: Script `mysqlchk` now returning 1
Dec 22 16:58:31 db01 Keepalived_vrrp[903]: VRRP_Script(mysqlchk) failed (exited with status 1)
Dec 22 16:58:31 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Changing effective priority from 102 to 100
Dec 22 16:58:34 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Master received advert from 192.168.0.32 with higher priority 102, ours 100
Dec 22 16:58:34 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Entering BACKUP STATE
Dec 22 16:58:34 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) removing VIPs.

ログを見ると、先ずはdb01の優先度が102から100となり、最初にdb02（192.168.0.32）の優先度が102なので、MASTERになります。その後、db01がBACKUPになってVIPもdb01から削除され、db02に切り替わっています。

・db02での確認

#ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
--省略--
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
 --省略--
    inet 192.168.0.32/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.0.40/32 scope global eth0:0
  --省略--

今、MASTERとしてdb02がVIP（192.168.0.40）持っています。

・db01が復旧の場合

# systemctl start mysql
# tail -f /var/log/keepalived/keepalived.log
Dec 22 12:21:53 db01 Keepalived_vrrp[903]: Sending gratuitous ARP on eth0 for 192.168.0.40
Dec 22 16:58:16 db01 Keepalived_vrrp[903]: Script `mysqlchk` now returning 1
Dec 22 16:58:31 db01 Keepalived_vrrp[903]: VRRP_Script(mysqlchk) failed (exited with status 1)
Dec 22 16:58:31 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Changing effective priority from 102 to 100
Dec 22 16:58:34 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Master received advert from 192.168.0.32 with higher priority 102, ours 100
Dec 22 16:58:34 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Entering BACKUP STATE
Dec 22 16:58:34 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) removing VIPs.
Dec 22 17:00:31 db01 Keepalived_vrrp[903]: Script `mysqlchk` now returning 0
Dec 22 17:00:36 db01 Keepalived_vrrp[903]: VRRP_Script(mysqlchk) succeeded
Dec 22 17:00:36 db01 Keepalived_vrrp[903]: (VI_1) Changing effective priority from 100 to 102

db01が復旧の場合、優先度が100から102になります。