Keepalived 工做原理和配置說明

keepalived是什麼:

簡單來講 Keepalived 的功能
功能1.使用VRRP協議 來控制一組高可用（HA） 主備系統，一臺master工做，一臺slave熱備；master失效後slave當即接替工做
功能2.監控 工做集羣中的主機  ，若是有一臺服務器死機，或工做出現故障，Keepalived將檢測到，並將有故障的web服務器從系統中剔除
         當服務器工做正常後Keepalived自動將web服務器加入到服務器羣中

         keepalived是集羣管理中保證集羣高可用的一個服務軟件，其功能相似於heartbeat，用來防止單點故障。
     可是它通常不會單獨出現，而是與其它負載均衡技術（如lvs、haproxy、nginx）一塊兒工做來達到集羣的高可用。

      1. Keepalived 是一個基於VRRP協議來實現的LVS服務高可用方案，能夠利用其來避免單點故障。一個LVS服務會有2臺服務器運行Keepalived，一臺爲主服務器（MASTER），一臺爲備份服務器（BACKUP），可是對外表現爲一個虛擬IP，主服務器會發送特定的消息給備份服務器，當備份服務器收不到這個消息的時候，即主服務器宕機的時候， 備份服務器就會接管虛擬IP，繼續提供服務，從而保證了高可用性。Keepalived是VRRP的完美實現.

   2.Keepalived的做用是檢測web服務器的狀態，若是有一臺web服務器死機，或工做出現故障，Keepalived將檢測到，並將有故障的web服務器從系統中剔除，當web服務器工做正常後Keepalived自動將web服務器加入到服務器羣中，這些工做所有自動完成，不須要人工干涉，須要人工作的只是修復故障的web服務器。

 

keepalived工做原理:

（功能1）keepalived是以VRRP協議爲實現基礎的，VRRP全稱Virtual Router Redundancy Protocol，即虛擬路由冗餘協議。

虛擬路由冗餘協議，能夠認爲是實現路由器高可用的協議，即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組，這個組裏面有一個master和多個backup。master上面有一個對外提供服務的vip（該路由器所在局域網內其餘機器的默認路由爲該vip），master會發組播，當backup收不到vrrp包時就認爲master宕掉了，這時就須要根據VRRP的優先級來選舉一個backup當master。這樣的話就能夠保證路由器的高可用了。
       MASTER實現針對虛擬路由器IP的各類網絡功能，如ARP請求，ICMP，以及數據的轉發等；其餘設備不擁有該IP，狀態是BACKUP，除了接收MASTER的VRRP狀態通告信息外，不執行對外的網絡功能。當主機失效時，BACKUP將接管原先MASTER的網絡功能
       配置VRRP協議時須要配置每一個路由器的虛擬路由器ID(VRID)和優先權值，使用VRID將路由器進行分組，
具備相同VRID值的路由器爲同一個組，VRID是一個0～255的正整數；
同一組中的路由器經過使用優先權值來選舉MASTER，優先權大者爲MASTER，優先權也是一個0～255的正整數（255最大）。

 MASTER選舉：
若是對外的虛擬路由器IP就是路由器自己配置的IP地址的話，該路由器始終都是MASTER；
不然若是不具有虛擬IP的話，將進行MASTER選舉，各路由器都宣告本身是MASTER，發送VRRP通告信息；
若是收到其餘機器的發來的通告信息的優先級比本身高，將轉回BACKUP狀態；
若是優先級相等的話，將比較路由器的實際IP，IP值較大的優先權高；
不過若是對外的虛擬路由器IP就是路由器自己的IP的話，該路由器始終將是MASTER，這時的優先級值爲255。

 

keepalived主要有三個模塊，分別是core、check和vrrp。
core模塊爲keepalived的核心，負責主進程的啓動、維護以及全局配置文件的加載和解析。
check負責健康檢查，包括常見的各類檢查方式。
vrrp模塊是來實現VRRP協議的。

 

 

 （功能2）其工做在OSI七層協議的Layer3,4,7層。工做在IP/TCP協議棧的IP層，TCP層，及應用層。
原理分別以下：
Layer3網絡層：
Keepalived使用Layer3的方式工做式時，Keepalived會按期向服務器羣中的服務器發送一個ICMP的數據包（既咱們平時用的Ping程序）,若是發現某臺服務的IP地址沒有激活，Keepalived便報告這臺服務器失效，並將它從服務器羣中剔除，這種狀況的典型例子是某臺服務器被非法關機。Layer3的方式是以服務器的IP地址是否有效做爲服務器工做正常與否的標準。

Layer4傳輸層:
若是您理解了Layer3的方式，Layer4就容易了。Layer4主要以TCP端口的狀態來決定服務器工做正常與否。如web server的服務端口通常是80，若是Keepalived檢測到80端口沒有啓動，則Keepalived將把這臺服務器從服務器羣中剔除。

Layer7應用層：
Layer7就是工做在具體的應用層了，比Layer3,Layer4要複雜一點，在網絡上佔用的帶寬也要大一些。Keepalived將根據用戶的設定檢查服務器程序的運行是否正常，若是與用戶的設定不相符，則Keepalived將把服務器從服務器羣中剔除。

 

 

 

 

 

keepalived的配置文件:

keepalived只有一個配置文件keepalived.conf，裏面主要包括如下幾個配置區域，分別是
global_defs、            故障時默認郵件發送 參數
static_ipaddress、    設置本節點的IP              若是你的機器上已經配置了IP和路由，那麼這兩個區域能夠不用配置
static_routes、          設置本節點路由信息       若是你的機器上已經配置了IP和路由，那麼這兩個區域能夠不用配置
vrrp_script、              用來作健康檢查，檢查失敗時會將vrrp_instance的priority減小相應的值。

vrrp_instance             用來定義對外提供服務的VIP區域及其相關屬性
virtual_server            通常在超大型的LVS中用到，通常LVS用不到，略過

 

 

 

1、全局配置

 

全局配置又包括兩個子配置

全局定義(global definition)

靜態路由配置(static ipaddress/routes)

 

實戰階段：

1.全局定義(global definition)

global_defs {
notification_email                                                    發生諸如切換操做時發送email通知郵件地址 能夠多個每行一個
{
   admin@example.com
}
notification_email_from admin@example.com         發送通知郵件時郵件源地址是誰

smtp_server 127.0.0.1                                            發送email時使用的smtp服務器地址

stmp_connect_timeout 30                                        鏈接smtp鏈接超時時間

router_id node1                                                        機器標識 節點名標識，主要用於通知中 

}

2.靜態地址和路由配置
static_ipaddress {
     10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0                 靜態ip配置        這裏實際上和系統裏面命令配置IP地址和路由同樣
...}
static_routes {
     10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0                                    靜態路由配置
...}
以上分別表示啓動/關閉keepalived時在本機執行的以下命令：

# /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： 請忽略這兩個區域，通常這個區域不須要配置，由於我堅信你的機器確定已經配置了IP和路由。

 

2、VRRPD配置

 

    VRRPD配置包括三個類

   VRRP實例(VRRP Instance)

   VRRP同步組(synchroization group)

   VRRP腳本

 

1.VRRP實例(instance)

vrrp_instance http {
state   MASTER           實例初始狀態（還要根據priority值肯定）能夠是MASTER 或 BACKUP
                                               若是設置了nopreempt 則這個值不起做用，主從根據priority肯定
interface eth0               實例節點固有IP（非VIP）的網卡，用來發VRRP包
dont_track_primary     忽略VRRP網卡錯誤。（默認未設置）
track_interface {           監控如下網卡，若是任何一個不通就會切換到故障FALT狀態。（可選項）
     eth0 eth1
}
mcast_src_ip <IPADDR>     vrrp組播包的源地址，默認源地址爲master的IP 這裏至關於heartbeat的心跳端口
                                                  若是沒有設置那麼就用默認的綁定的網卡的IP，也就是interface指定的IP地址
garp_master_delay 10          當切換爲Master狀態後多久更新ARP緩存
virtual_router_id 51                虛擬路由標識即VRID  相同的VRID爲一個組 他將決定多播的MAC地址
priority 100                             定義優先級，數字越大，優先級越高，在同一個vrrp_instance下，MASTER 的優先級必須大於BACKUP。
                                                 這個選項的值最好高於其餘機器50個點，該項範圍是1-255
advert_int 1                           檢查間隔默認爲1秒

authentication {                     設置認證
      auth_type PASS                   認證方式能夠是PASS或AH兩種認證方式
      autp_pass 1234                    認證密碼
}

 設置虛擬IP 能夠設置多個
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

}

 

設置虛擬路由的地方
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                      設置不搶佔，這裏只能設置在state爲backup的節點上
                                         並且這個節點的優先級必須別另外的高。當主MASTER恢復後不搶佔資源

preemtp_delay 300       搶佔延遲 master啓動多久以後進行接管資源（VIP/Route信息等）

debug                               debug級別

}

注意事項： 設置state爲 雙備原理

一般若是master服務死掉後backup會變成master，可是當master服務又好了的時候 master此時會搶佔VIP.
這樣就會發生兩次切換對業務繁忙的網站來講是很差的。
因此咱們要在配置文件加入 nopreempt 非搶佔 參數，可是這個參數只能用於state 爲backup，
故咱們在用HA的時候最好master 和backup的state都設置成backup 讓其經過priority來競爭。
 這樣加上nopreempt的時候，即便master又好了，依舊不會切換 。 

	state	nopreempt	priority
主機	backup	設置	100
從機	backup	不設置	50

2.VRRP同步組(synchroization group)配置

定義vrrp_intance組，使得這個組內成員動做一致。

例如兩個vrrp_instance同屬於一個vrrp_rsync_group，
那麼其中一個vrrp_instance發生故障切換時，另外一個vrrp_instance也會跟着切換（即便這個instance沒有發生故障）。

vrrp_sync_group VG_1 {
group { 
  http 
  mysql 
} 
notify_master /path/to/to_master.sh      表示當切換到master狀態時要執行的腳本
notify_backup /path_to/to_backup.sh   表示當切換到backup狀態時要執行的腳本
notify_fault "/path/fault.sh VG_1"      表示出錯狀態時要執行的腳本
notify /path/to/notify.sh                       表示任何狀態切換時都調用該腳本，該腳本在以上三個腳本執行完成以後進行調用
smtp_alert                                          表示切換時給global defs中定義的郵件地址發送郵件通知
}

 

 

3.VRRP腳本
告訴 keepalived 在什麼狀況下切換，因此尤其重要。能夠有多個 vrrp_script
vrrp_script check_running {

script "/usr/local/bin/check_running"

定義腳本名字

interval 10

腳本執行的間隔

weight -10

腳本執行的優先級

}

若是script中的指令執行失敗，那麼相應的的優先級會減小10個點vrrp_instance

• 若是腳本執行結果爲0，而且weight配置的值大於0，則優先級相應的增長
• 若是腳本執行結果非0，而且weight配置的值小於0，則優先級相應的減小
• 其餘狀況，本來配置的優先級不變，即配置文件中priority對應的值。