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k8s-airflow/infra/keepalived_haproxy/04-keepalived&haproxy-insta...

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HAProxy & Keepalived deployment

本文件說明如何在 Ubuntu 環境下為k8s及postgres部署本機的 HAProxy（負載平衡）與 Keepalived（VIP）

0. 規劃與前置準備

K8s cluster規劃:

Hostname Role IP Address 備註
doris-f01 Master 10.10.0.85 Control Plane #1
doris-f02 Master 10.10.0.87 Control Plane #2
doris-f03 Master 10.10.0.89 Control Plane #3
doris-b01 Worker 10.10.0.93 Worker Node
doris-b02 Worker 10.10.0.94 Worker Node
doris-b03 Worker 10.10.0.95 Worker Node
doris-b04 Worker 10.10.0.96 Worker Node

Postgres cluster規劃:

節點名稱 PostgreSQL 角色 Patroni API Patroni Etcd (DCS) 數據目錄 (Data Dir)
doris-f01 Primary / Replica (動態) Port 8008 Port 12389 (Client)
Port 12390 (Peer)		 /var/lib/postgresql (DB)
/var/lib/etcd-patroni (Etcd)
doris-f02 Primary / Replica (動態) Port 8008 Port 12389 (Client)
Port 12390 (Peer)		 /var/lib/postgresql (DB)
/var/lib/etcd-patroni (Etcd)
doris-f03 Primary / Replica (動態) Port 8008 Port 12389 (Client)
Port 12390 (Peer)		 /var/lib/postgresql (DB)
/var/lib/etcd-patroni (Etcd)

  • 實作目標：

    • 節點：doris-f01, doris-f02, doris-f03
    • 配置對象：k8s Control Plane cluster 與 Postgres cluster。

0.1 允許非本地 IP 綁定

為了讓 HAProxy 能順利監聽尚未漂移過來的 VIP，需調整核心參數。

echo "net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1" | sudo tee -a /etc/sysctl.d/99-haproxy.conf
sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/99-haproxy.conf

0.2 設定防火牆 (若有啟用 UFW)

# 允許 VRRP 協定 (Keepalived 用)
sudo ufw allow in proto vrrp
# 允許 HAProxy 相關 Ports
sudo ufw allow 6444/tcp
sudo ufw allow 5000:5001/tcp
sudo ufw allow 8404/tcp

1. HAProxy 安裝與配置

適用節點：所有節點，設定檔必須相同。

1.1 安裝 HAProxy

sudo apt update
sudo apt install haproxy -y

1.2 配置 /etc/haproxy/haproxy.cfg

備份原設定檔，並建立新設定。

sudo mv /etc/haproxy/haproxy.cfg /etc/haproxy/haproxy.cfg.bak
sudo vi /etc/haproxy/haproxy.cfg

貼上以下內容：

global
        log /dev/log    local0
        log /dev/log    local1 notice
        chroot /var/lib/haproxy
        stats socket /run/haproxy/admin.sock mode 660 level admin
        stats timeout 30s
        user haproxy
        group haproxy
        daemon

        # Default SSL material locations
        ca-base /etc/ssl/certs
        crt-base /etc/ssl/private

        # See: https://ssl-config.mozilla.org/#server=haproxy&server-version=2.0.3&config=intermediate
        ssl-default-bind-ciphers ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
        ssl-default-bind-ciphersuites TLS_AES_128_GCM_SHA256:TLS_AES_256_GCM_SHA384:TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256
        ssl-default-bind-options ssl-min-ver TLSv1.2 no-tls-tickets

defaults
        log     global
        mode    http
        option  httplog
        option  dontlognull
        timeout connect 5000
        timeout client  50000
        timeout server  50000
        errorfile 400 /etc/haproxy/errors/400.http
        errorfile 403 /etc/haproxy/errors/403.http
        errorfile 408 /etc/haproxy/errors/408.http
        errorfile 500 /etc/haproxy/errors/500.http
        errorfile 502 /etc/haproxy/errors/502.http
        errorfile 503 /etc/haproxy/errors/503.http
        errorfile 504 /etc/haproxy/errors/504.http

# --- 監控頁面 (可選) ---
listen stats
    bind *:8404                 # 監控頁面 Port
    stats enable
    stats uri /stats            # 網址路徑
    stats refresh 10s           # 刷新頻率
    stats auth admin:password   # 登入帳號:密碼 (自行修改)

#==========k8s==========

# --- 前端配置 ---
frontend kubernetes-api
    bind *:6444
    mode tcp
    option tcplog
    default_backend k8s_masters

# --- 後端配置 ---
backend k8s_masters
    mode tcp
    option tcp-check
    balance roundrobin
    # 若要更 aggressive 的健康檢查，可加：
    # tcp-check connect port 6443
    
    server master-A 10.10.0.85:6443 check fall 3 rise 2
    server master-B 10.10.0.87:6443 check fall 3 rise 2
    server master-C 10.10.0.89:6443 check fall 3 rise 2

#==========postgres==========

# --- 讀寫埠前端配置 ---    
frontend postgres_rw
    bind *:5000
    mode tcp
    default_backend backend_rw

# --- 讀寫埠後端配置 ---
backend backend_rw
    mode tcp
    option httpchk GET /primary
    http-check expect status 200
    
    server f01 10.10.0.85:5432 check port 8008
    server f02 10.10.0.87:5432 check port 8008
    server f03 10.10.0.89:5432 check port 8008

# --- 唯讀埠前端配置 ---
frontend postgres_ro
    bind *:5001
    mode tcp
    default_backend backend_ro

# --- 唯讀埠後端配置 ---
backend backend_ro
    mode tcp
    balance roundrobin
    # 使用 API 檢查，確保節點不僅活著，而且狀態健康 (不包含初始化中或損壞的節點)
    option httpchk GET /read-only
    http-check expect status 200
    
    server f01 10.10.0.85:5432 check port 8008
    server f02 10.10.0.87:5432 check port 8008
    server f03 10.10.0.89:5432 check port 8008
 
 frontend airflow_web
    bind *:8080
    mode http
    option httplog
    default_backend airflow_web_nodes

backend airflow_web_nodes
    mode http
    balance roundrobin
    option httpchk GET /api/v2/monitor/health
    http-check expect status 200

        # 必須轉發這三個 header
    http-request set-header Host %[req.hdr(host)]
    http-request set-header X-Forwarded-For %[src]

    # 永遠設定 proto
    http-request set-header X-Forwarded-Proto https if { ssl_fc }
    http-request set-header X-Forwarded-Proto http if !{ ssl_fc }
    http-request set-header X-Forwarded-For %[src]
    http-request set-header Host %[req.hdr(host)]

    server k8s-master-1 10.10.0.85:30080 check
    server k8s-master-2 10.10.0.87:30080 check
    server k8s-master-3 10.10.0.89:30080 check

frontend doris_mysql
    bind *:9031
    mode tcp
    option tcplog
    default_backend doris_mysql_backend

backend doris_mysql_backend
    mode tcp
    option tcp-check
    tcp-check connect port 9030

    server fe1 10.10.0.85:9030 check
    server fe2 10.10.0.87:9030 check
    server fe3 10.10.0.89:9030 check

frontend doris_fe_http
    bind *:8031
    mode http
    default_backend doris_fe_http_backend

backend doris_fe_http_backend
    mode http
    cookie FEID insert indirect nocache
    option httpchk GET /api/bootstrap
    http-check expect status 200

    http-request set-header X-Forwarded-Proto http
    http-request set-header X-Forwarded-For %[src]

    server fe1 10.10.0.85:8030 check cookie fe1
    server fe2 10.10.0.87:8030 check cookie fe2
    server fe3 10.10.0.89:8030 check cookie fe3

frontend fe_rabbitmq_mgmt
  bind *:15672
  mode http
  default_backend be_rabbitmq_mgmt

backend be_rabbitmq_mgmt
  mode http
  balance roundrobin
  option httpchk GET /
  http-check expect status 200

  # 換成你的 master node IP
  server master1 10.10.0.85:31672 check
  server master2 10.10.0.87:31672 check
  server master3 10.10.0.89:31672 check

1.3 啟動與檢查

# 檢查語法
sudo haproxy -c -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

# 啟動服務
sudo systemctl restart haproxy
sudo systemctl enable haproxy

使用瀏覽器連線至http://10.10.0.85:8404/stats，登入查看狀態

  • 預期結果：

    • K8s API Server (Port 6444):

      K8s 的 Master 是Active-Active 架構，三台都應該全是綠色 (UP)

    • postgres_rw (Port 5000)：

      應該只有 一行是綠色 (UP) (那是目前的 Primary)。

      其他兩行應該是 紅色 (DOWN) (因為它們是 Replica，回應 503，這是正常的)。

    • postgres_ro (Port 5001)：

      應該 三行全是綠色 (UP) (除非有節點掛了)。

2. Keepalived 安裝與配置

適用節點：所有節點，但設定檔內容依角色不同。

2.1 安裝 Keepalived

sudo apt install keepalived -y

2.2 配置 /etc/keepalived/keepalived.conf

sudo vi /etc/keepalived/keepalived.conf

通用配置 (請依照節點修改 state 與 priority)

  • Master (f01): state MASTER, priority 100
  • Backup (f02): state BACKUP, priority 90
  • Backup (f03): state BACKUP, priority 80
global_defs {
    # 當上 Master 後，延遲 5 秒發送 GARP (有些 switch 反應慢)
    garp_master_delay 5
    # 之後每 1 秒發一次 (確保大家都有更新)
    garp_master_refresh 1
    # 指定腳本執行使用者 (依照您的環境設定)
    script_user gjadmin
    enable_script_security
}

# 定義檢查腳本
vrrp_script check_haproxy {
    script "/usr/bin/pgrep haproxy"
    interval 2
    weight -20
}

# 定義虛擬路由
vrrp_instance VI_1 {
    # --- 節點差異設定 ---
    state MASTER           # f01: MASTER, f02/f03: BACKUP
    priority 100           # f01: 100, f02: 90, f03: 80
    # ------------------
    
    interface enp1s0         # 請確認網卡名稱 (用 ip a 查看)
    virtual_router_id 51   # 所有節點需一致
    advert_int 1
    
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111     # 所有節點需一致
    }
    
    virtual_ipaddress {
        10.10.0.83      # 宣告 VIP （需確認沒有被使用）
    }
    
    track_script {
        check_haproxy
    }
}

2.3 啟動與檢查

# 啟動服務
sudo systemctl restart keepalived
sudo systemctl enable keepalived

# 初始狀態檢查
# 除了本機ip外，應該還會看到VIP（10.10.0.83） 
ip a 

# 模擬故障轉移
sudo systemctl stop keepalived

接著在 Backup (doris-f02) 上執行 ip a查看。

  • 預期結果：

    • Master (doris-f01)： VIP (10.10.0.83) 應該 立即消失。

    • Backup (doris-f02)： VIP (10.10.0.83) 應該 自動漂移並出現 在此節點 (因為 Priority 90 > 80)。

    • 服務連通性： 此時從外部 Ping VIP 或連線 HAProxy，服務應短暫中斷 (約 1 秒) 後恢復正常

3. 整合驗證高可用性 (HA)

3.1 檢查 VIP 是否生效

在 Master (f01) 上執行：

ip a

應看到設定的 VIP(10.10.0.83) 出現在列表中。

3.2 模擬故障轉移 (Failover)

  1. 在 Master (f01) 停止 HAProxy： 
    sudo systemctl stop haproxy
  2. 在 f01 查看 VIP 是否消失。
  3. 在 Backup (f02) 執行 ip a，確認 VIP 是否漂移過來。
  4. 恢復 f01 的 HAProxy： 
    sudo systemctl start haproxy
  5. 確認 VIP 是否搶回 f01 (因為 f01 權重較高)。