Keepalived基礎知識

大綱：

       1、什麼是Keepalived？

   2、VRRP協議簡介.

       3、Keepalived原理.

       4、Keepalived配置文件詳解.

       5、Keepalived配置示例.

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1、什麼是Keepalived？

什麼是Keepalived呢，keepalived觀其名可知，保持存活，在網絡裏面就是保持在線了，也就是所謂的高可用或熱備，用來防止單點故障(單點故障是指一旦某一點出現故障就會致使整個系統架構的不可用)的發生，那說到keepalived時不得不說的一個協議就是VRRP協議，能夠說這個協議就是keepalived實現的基礎，那麼首先咱們來看看VRRP協議.

2、VRRP協議簡介.

   學過網絡的朋友都知道，網絡在設計的時候必須考慮到冗餘容災，包括線路冗餘，設備冗餘等，防止網絡存在單點故障，那在路由器或三層交換機處實現冗餘就顯得尤其重要，在網絡裏面有個協議就是來作這事的，這個協議就是VRRP協議，Keepalived就是巧用VRRP協議來實現高可用性(HA)的.

   LAN客戶端斷定哪一個路由器應該爲其到達目標主機的下一跳網關的方式有動態及靜態決策兩種方式，其中，常見的動態路由發現方式有以下幾種：

一、Proxy ARP —— 客戶端使用ARP協議獲取其想要到達的目標，然後，由某路由以其MAC地址響應此ARP請求；

二、Routing Protocol —— 客戶端監聽動態路由更新(如經過RIP或OSPF協議)並以之重建本身的路由表；

三、ICMP IRDP (Router Discovery Protocol) 客戶端 —— 客戶端主機運行一個ICMP路由發現客戶端程序；

   動態路由發現協議的不足之處在於它會致使在客戶端引發必定的配置和處理方面的開銷，而且，若是路由器故障，切換至其它路由器的過程會比較慢。解決此類問題的一個方案是爲客戶端靜態配置默認路由設備，這大大簡化了客戶端的處理過程，但也會帶來單點故障類的問題。默認網關故障時，LAN客戶端僅能實現本地通訊。

   VRRP能夠經過在一組路由器(一個VRRP組)之間共享一個虛擬IP(VIP)解決靜態配置的問題，此時僅須要客戶端以VIP做爲其默認網關便可。

   上圖顯示了一個基本的VLAN拓撲，其中，Router A、B、C共同組成一個VRRP組，其VIP爲10.0.0.1，配置在路由器A的物理接口上，所以A爲master路由器，B和C爲backup路由器。VRRP組中，master(路由器A)負責負責轉發發往VIP地址的報文，客戶端A、B、C都以此VIP做爲其默認網關。一旦master故障，backup路由器B和C中具備最高優先級的路由器將成爲master並接管VIP地址，而當原來的master路由器A從新上線時，其將從新成爲master路由器。

   VRRP是一個「選舉」協議，它可以動態地將一個虛擬路由器的責任指定至同一個VRRP組中的其它路由器上，從而消除了靜態路由配置的單點故障。

3、Keepalived原理.

keepalived也是模塊化設計，不一樣模塊複雜不一樣的功能，下面是keepalived的組件
core check vrrp libipfwc libipvs-2.4 libipvs-2.6

core：是keepalived的核心，複雜主進程的啓動和維護，全局配置文件的加載解析等
check：負責healthchecker(健康檢查)，包括了各類健康檢查方式，以及對應的配置的解析包括LVS的配置解析
vrrp：VRRPD子進程，VRRPD子進程就是來實現VRRP協議的
libipfwc：iptables(ipchains)庫，配置LVS會用到
libipvs*：配置LVS會用到
注意，keepalived和LVS徹底是兩碼事，只不過他們各負其責相互配合而已

keepalived啓動後會有三個進程
父進程：內存管理，子進程管理等等
子進程：VRRP子進程
子進程：healthcheckers子進程
由圖可知，兩個子進程都被系統WatchDog看管，兩個子進程各自複雜本身的事，healthcheckers子進程複雜檢查各自服務器的健康程度，例如HTTP，LVS等等，若是healthcheckers子進程檢查到MASTER上服務不可用了，就會通知本機上的兄弟VRRP子進程，讓他刪除通告，而且去掉虛擬IP，轉換爲BACKUP狀態

4、Keepalived配置文件詳解.

keepalived有三類配置區域、注意不是三種配置文件，是一個配置文件裏面三種不一樣類別的配置區域

全局配置(Global Configuration)
VRRPD配置
LVS配置

一、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)

   (1)全局定義配置範例

global_defs {   notification_email {     root@localhost   }   notification_email_from admin@localhost   smtp_server 127.0.0.1   smtp_connect_timeout 30   router_id LVS_DEVEL }

全局配置解析
global_defs全局配置標識，表面這個區域{}是全局配置

notification_email {     root@localhost   }

表示keepalived在發生諸如切換操做時須要發送email通知，以及email發送給哪些郵件地址，郵件地址能夠多個，每行一個
notification_email_from admin@example.com----->表示發送通知郵件時郵件源地址是誰
smtp_server 127.0.0.1----->表示發送email時使用的smtp服務器地址，這裏能夠用本地的sendmail來實現
smtp_connect_timeout 30----->鏈接smtp鏈接超時時間
router_id node1----->機器標識

   (2)靜態地址和路由配置範例

static_ipaddress { 192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global 192.168.1.2/24 brd + dev eth1 scope global } static_routes { src $SRC_IP to $DST_IP dev $SRC_DEVICE src $SRC_IP to $DST_IP via $GW dev $SRC_DEVICE }

這裏實際上和系統裏面命令配置IP地址和路由同樣例如：
192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global 至關於: ip addr add 192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global
就是給eth0配置IP地址
路由同理
通常這個區域不須要配置
這裏實際上就是給服務器配置真實的IP地址和路由的，在複雜的環境下可能須要配置，通常不會用這個來配置，咱們能夠直接用vi /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-eth1來配置，切記這裏可不是VIP哦，不要搞混淆了，切記切記！

二、VRRPD配置
VRRPD配置包括三個類

   VRRP同步組(synchroization group)
   VRRP實例(VRRP Instance)VRRP腳本

   (1)VRRP同步組(synchroization group)配置範例

vrrp_sync_group VG_1 { group { http mysql } notify_master /path/to/to_master.sh notify_backup /path_to/to_backup.sh notify_fault "/path/fault.sh VG_1" notify /path/to/notify.sh smtp_alert }

其中:

group { http mysql }

http和mysql是實例名和下面的實例名一致  

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"

notify /path/to/notify.sh：
smtp alter表示切換時給global defs中定義的郵件地址發送郵件通知

   (2)VRRP實例(instance)配置範例

vrrp_instance http { state MASTER interface eth0 dont_track_primary track_interface { eth0 eth1 } mcast_src_ip <IPADDR> garp_master_delay 10 virtual_router_id 51 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS autp_pass 1234 } 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 } 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 preemtp_delay 300 debug }

參數含義:

state：state指定instance(Initial)的初始狀態，就是說在配置好後，這臺服務器的初始狀態就是這裏指定的，但這裏指定的不算，仍是得要經過競選經過優先級來肯定，裏若是這裏設置爲master，但如若他的優先級不及另一臺，那麼這臺在發送通告時，會發送本身的優先級，另一臺發現優先級不如本身的高，那麼他會就回搶佔爲master interface：實例綁定的網卡，由於在配置虛擬IP的時候必須是在已有的網卡上添加的 dont track primary：忽略VRRP的interface錯誤 track interface：跟蹤接口，設置額外的監控，裏面任意一塊網卡出現問題，都會進入故障(FAULT)狀態，例如，用nginx作均衡器的時候，內網必須正常工做，若是內網出問題了，這個均衡器也就沒法運做了，因此必須對內外網同時作健康檢查 mcast src ip：發送多播數據包時的源IP地址，這裏注意了，這裏實際上就是在那個地址上發送VRRP通告，這個很是重要，必定要選擇穩定的網卡端口來發送，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：在切換到master狀態後，延遲進行免費的ARP(gratuitous ARP)請求 virtual router id：這裏設置VRID，這裏很是重要，相同的VRID爲一個組，他將決定多播的MAC地址 priority 100：設置本節點的優先級，優先級高的爲master advert int：檢查間隔，默認爲1秒 virtual ipaddress：這裏設置的就是VIP，也就是虛擬IP地址，他隨着state的變化而增長刪除，當state爲master的時候就添加，當state爲backup的時候刪除，這裏主要是有優先級來決定的，和state設置的值沒有多大關係，這裏能夠設置多個IP地址 virtual routes：原理和virtual ipaddress同樣，只不過這裏是增長和刪除路由 lvs sync daemon interface：lvs syncd綁定的網卡 authentication：這裏設置認證 auth type：認證方式，能夠是PASS或AH兩種認證方式 auth pass：認證密碼 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 preempt delay：搶佔延遲 debug：debug級別 notify master：和sync group這裏設置的含義同樣，能夠單獨設置，例如不一樣的實例通知不一樣的管理人員，http實例發給網站管理員，mysql的就發郵件給DBA

   (3)vrrp腳本

vrrp_script check_running {   script "/usr/local/bin/check_running"   interval 10   weight 10 } vrrp_instance http {   state BACKUP   smtp_alert   interface eth0   virtual_router_id 101   priority 90   advert_int 3   authentication {   auth_type PASS   auth_pass whatever   }   virtual_ipaddress {   1.1.1.1   }   track_script {   check_running weight 20   } }

首先在vrrp_script區域定義腳本名字和腳本執行的間隔和腳本執行的優先級變動

vrrp_script check_running { script "/usr/local/bin/check_running" interval 10     #腳本執行間隔 weight 10      #腳本結果致使的優先級變動：10表示優先級+10；-10則表示優先級-10 }

而後在實例(vrrp_instance)裏面引用，有點相似腳本里面的函數引用同樣：先定義，後引用函數名

track_script {      check_running weight 20   }

注意：VRRP腳本(vrrp_script)和VRRP實例(vrrp_instance)屬於同一個級別

LVS配置:
   若是你沒有配置LVS+keepalived那麼無需配置這段區域，裏若是你用的是nginx來代替LVS，這無限配置這款，這裏的LVS配置是專門爲keepalived+LVS集成準備的。
   注意了，這裏LVS配置並非指真的安裝LVS而後用ipvsadm來配置他，而是用keepalived的配置文件來代替ipvsadm來配置LVS，這樣會方便不少，一個配置文件搞定這些，維護方便，配置方即是也！

這裏LVS配置也有兩個配置
   一個是虛擬主機組配置
   一個是虛擬主機配置

(1)虛擬主機組配置文件詳解

這個配置是可選的，根據需求來配置吧，這裏配置主要是爲了讓一臺realserver上的某個服務能夠屬於多個Virtual Server，而且只作一次健康檢查

virtual_server_group <STRING> { # VIP port <IPADDR> <PORT> <IPADDR> <PORT> fwmark <INT> }

(2)虛擬主機配置

virtual server能夠如下面三種的任意一種來配置

1. virtual server IP port 2. virtual server fwmark int 3. virtual server group string

下面以第一種比較經常使用的方式來配詳細解說一下

virtual_server 192.168.1.2 80 {                     #設置一個virtual server: VIP:Vport delay_loop 3                                                  # service polling的delay時間，即服務輪詢的時間間隔 lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh                        #LVS調度算法 lb_kind NAT|DR|TUN                                      #LVS集羣模式                       persistence_timeout 120                                #會話保持時間（秒爲單位），即以用戶在120秒內被分配到同一個後端realserver persistence_granularity <NETMASK>              #LVS會話保持粒度，ipvsadm中的-M參數，默認是0xffffffff，即每一個客戶端都作會話保持 protocol TCP                                                  #健康檢查用的是TCP仍是UDP ha_suspend                                                   #suspendhealthchecker’s activity virtualhost <string>                                       #HTTP_GET作健康檢查時，檢查的web服務器的虛擬主機（即host：頭） sorry_server <IPADDR> <PORT>                 #備用機，就是當全部後端realserver節點都不可用時，就用這裏設置的，也就是臨時把全部的請求都發送到這裏啦 real_server <IPADDR> <PORT>                    #後端真實節點主機的權重等設置，主要，後端有幾臺這裏就要設置幾個 { weight 1                                                         #給每臺的權重，0表示失效(不知給他轉發請求知道他恢復正常)，默認是1 inhibit_on_failure                                            #表示在節點失敗後，把他權重設置成0，而不是衝IPVS中刪除 notify_up <STRING> | <QUOTED-STRING>  #檢查服務器正常(UP)後，要執行的腳本 notify_down <STRING> | <QUOTED-STRING> #檢查服務器失敗(down)後，要執行的腳本 HTTP_GET                                                     #健康檢查方式 { url {                                                                #要堅持的URL，能夠有多個 path /                                                             #具體路徑 digest <STRING>                                             status_code 200                                            #返回狀態碼 } connect_port 80                                            #監控檢查的端口 bindto <IPADD>                                             #健康檢查的IP地址 connect_timeout   3                                       #鏈接超時時間 nb_get_retry 3                                               #重連次數 delay_before_retry 2                                      #重連間隔 } # END OF HTTP_GET|SSL_GET

下面是經常使用的健康檢查方式，健康檢查方式一共有HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK.

#TCP方式 TCP_CHECK { connect_port 80 bindto 192.168.1.1 connect_timeout 4 } # TCP_CHECK # SMTP方式，這個能夠用來給郵件服務器作集羣 SMTP_CHECK host { connect_ip <IP ADDRESS> connect_port <PORT>                                     #默認檢查25端口 14 KEEPALIVED bindto <IP ADDRESS> } connect_timeout <INTEGER> retry <INTEGER> delay_before_retry <INTEGER> # "smtp HELO"