Keepalived 工作原理和配置说明

keepalived是什么:

简单来说 Keepalived 的功能
功能1.使用VRRP协议 来控制一组高可用（HA） 主备系统，一台master工作，一台slave热备；master失效后slave立即接替工作
功能2.监控 工作集群中的主机  ，如果有一台服务器死机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的web服务器从系统中剔除
         当服务器工作正常后Keepalived自动将web服务器加入到服务器群中

keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件，其功能类似于heartbeat，用来防止单点故障。
     但是它一般不会单独出现，而是与其它负载均衡技术（如lvs、haproxy、nginx）一起工作来达到集群的高可用。

1. Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会有2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。Keepalived是VRRP的完美实现.

   2.Keepalived的作用是检测web服务器的状态，如果有一台web服务器死机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的web服务器从系统中剔除，当web服务器工作正常后Keepalived自动将web服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的web服务器。

 

keepalived工作原理:

（功能1）keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。

虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup。master上面有一个对外提供服务的vip（该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip），master会发组播，当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。
       MASTER实现针对虚拟路由器IP的各种网络功能，如ARP请求，ICMP，以及数据的转发等；其他设备不拥有该IP，状态是BACKUP，除了接收MASTER的VRRP状态通告信息外，不执行对外的网络功能。当主机失效时，BACKUP将接管原先MASTER的网络功能
       配置VRRP协议时需要配置每个路由器的虚拟路由器ID(VRID)和优先权值，使用VRID将路由器进行分组，
具有相同VRID值的路由器为同一个组，VRID是一个0～255的正整数；
同一组中的路由器通过使用优先权值来选举MASTER，优先权大者为MASTER，优先权也是一个0～255的正整数（255最大）。

MASTER选举：
如果对外的虚拟路由器IP就是路由器本身配置的IP地址的话，该路由器始终都是MASTER；
否则如果不具备虚拟IP的话，将进行MASTER选举，各路由器都宣告自己是MASTER，发送VRRP通告信息；
如果收到其他机器的发来的通告信息的优先级比自己高，将转回BACKUP状态；
如果优先级相等的话，将比较路由器的实际IP，IP值较大的优先权高；
不过如果对外的虚拟路由器IP就是路由器本身的IP的话，该路由器始终将是MASTER，这时的优先级值为255。

keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。
core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。
check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。
vrrp模块是来实现VRRP协议的。

 （功能2）其工作在OSI七层协议的Layer3,4,7层。工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层。
原理分别如下：
Layer3网络层：
Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除，这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机。Layer3的方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。

Layer4传输层:
如果您理解了Layer3的方式，Layer4就容易了。Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。

Layer7应用层：
Layer7就是工作在具体的应用层了，比Layer3,Layer4要复杂一点，在网络上占用的带宽也要大一些。Keepalived将根据用户的设定检查服务器程序的运行是否正常，如果与用户的设定不相符，则Keepalived将把服务器从服务器群中剔除。

 

keepalived的配置文件:

keepalived只有一个配置文件keepalived.conf，里面主要包括以下几个配置区域，分别是
global_defs、            故障时默认邮件发送 参数
static_ipaddress、    设置本节点的IP              如果你的机器上已经配置了IP和路由，那么这两个区域可以不用配置
static_routes、          设置本节点路由信息       如果你的机器上已经配置了IP和路由，那么这两个区域可以不用配置
vrrp_script、              用来做健康检查，检查失败时会将vrrp_instance的priority减少相应的值。

vrrp_instance             用来定义对外提供服务的VIP区域及其相关属性
virtual_server            一般在超大型的LVS中用到，一般LVS用不到，略过

 

 

一、全局配置

全局配置又包括两个子配置

全局定义(global definition)

静态路由配置(static ipaddress/routes)

实战阶段：

1.全局定义(global definition)

global_defs {
notification_email                                                    发生诸如切换操作时发送email通知邮件地址 可以多个每行一个
{
   admin@example.com
}
notification_email_from admin@example.com         发送通知邮件时邮件源地址是谁

smtp_server 127.0.0.1                                            发送email时使用的smtp服务器地址

stmp_connect_timeout 30                                        连接smtp连接超时时间

router_id node1                                                        机器标识 节点名标识，主要用于通知中

}

2.静态地址和路由配置
static_ipaddress {
     10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0                 静态ip配置        这里实际上和系统里面命令配置IP地址和路由一样
...}
static_routes {
     10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0                                    静态路由配置
...}
以上分别表示启动/关闭keepalived时在本机执行的如下命令：

# /sbin/ip addr add 10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
# /sbin/ip route add 10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0
# /sbin/ip addr del 10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
# /sbin/ip route del 10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0
注意： 请忽略这两个区域，一般这个区域不需要配置，因为我坚信你的机器肯定已经配置了IP和路由。

二、VRRPD配置

VRRPD配置包括三个类

VRRP实例(VRRP Instance)

VRRP同步组(synchroization group)

VRRP脚本

 

1.VRRP实例(instance)

vrrp_instance http {
state   MASTER           实例初始状态（还要根据priority值确定）可以是MASTER 或 BACKUP
                                               如果设置了nopreempt 则这个值不起作用，主从根据priority确定
interface eth0               实例节点固有IP（非VIP）的网卡，用来发VRRP包
dont_track_primary     忽略VRRP网卡错误。（默认未设置）
track_interface {           监控以下网卡，如果任何一个不通就会切换到故障FALT状态。（可选项）
     eth0 eth1
}
mcast_src_ip <IPADDR>     vrrp组播包的源地址，默认源地址为master的IP 这里相当于heartbeat的心跳端口
                                                  如果没有设置那么就用默认的绑定的网卡的IP，也就是interface指定的IP地址
garp_master_delay 10          当切换为Master状态后多久更新ARP缓存
virtual_router_id 51                虚拟路由标识即VRID  相同的VRID为一个组 他将决定多播的MAC地址
priority 100                             定义优先级，数字越大，优先级越高，在同一个vrrp_instance下，MASTER 的优先级必须大于BACKUP。
                                                 这个选项的值最好高于其他机器50个点，该项范围是1-255
advert_int 1                           检查间隔默认为1秒

authentication {                     设置认证
      auth_type PASS                   认证方式可以是PASS或AH两种认证方式
      autp_pass 1234                    认证密码
}

设置虚拟IP 可以设置多个
virtual_ipaddress {

#<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPT> label <LABEL>

192.168.200.17/24 dev eth1

192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1

}

设置虚拟路由的地方
virtual_routes {

# src <IPADDR> [to] <IPADDR>/<MASK> via|gw <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> tab

src 192.168.100.1 to 192.168.109.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1

192.168.110.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1

192.168.111.0/24 dev eth2

192.168.112.0/24 via 192.168.100.254

}

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。当主MASTER恢复后不抢占资源

preemtp_delay 300       抢占延迟 master启动多久之后进行接管资源（VIP/Route信息等）

debug                               debug级别

}

注意事项： 设置state为 双备原理

通常如果master服务死掉后backup会变成master，但是当master服务又好了的时候 master此时会抢占VIP.
这样就会发生两次切换对业务繁忙的网站来说是不好的。
所以我们要在配置文件加入 nopreempt 非抢占 参数，但是这个参数只能用于state 为backup，
故我们在用HA的时候最好master 和backup的state都设置成backup 让其通过priority来竞争。
 这样加上nopreempt的时候，即使master又好了，依旧不会切换 。 

	state	nopreempt	priority
主机	backup	设置	100
从机	backup	不设置	50

2.VRRP同步组(synchroization group)配置

定义vrrp_intance组，使得这个组内成员动作一致。

例如两个vrrp_instance同属于一个vrrp_rsync_group，
那么其中一个vrrp_instance发生故障切换时，另一个vrrp_instance也会跟着切换（即使这个instance没有发生故障）。

vrrp_sync_group VG_1 {
group { 
  http 
  mysql 
} 
notify_master /path/to/to_master.sh      表示当切换到master状态时要执行的脚本
notify_backup /path_to/to_backup.sh   表示当切换到backup状态时要执行的脚本
notify_fault "/path/fault.sh VG_1"      表示出错状态时要执行的脚本
notify /path/to/notify.sh                       表示任何状态切换时都调用该脚本，该脚本在以上三个脚本执行完成之后进行调用
smtp_alert                                          表示切换时给global defs中定义的邮件地址发送邮件通知
}

 

3.VRRP脚本
告诉 keepalived 在什么情况下切换，所以尤为重要。可以有多个 vrrp_script
vrrp_script check_running {

script "/usr/local/bin/check_running"

定义脚本名字

interval 10

脚本执行的间隔

weight -10

脚本执行的优先级

}

如果script中的指令执行失败，那么相应的vrrp_instance的优先级会减少10个点

• 如果脚本执行结果为0，并且weight配置的值大于0，则优先级相应的增加
• 如果脚本执行结果非0，并且weight配置的值小于0，则优先级相应的减少
• 其他情况，原本配置的优先级不变，即配置文件中priority对应的值。