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轻量级高可用实现工具--keepalived详解
一 、keepalived简介
keepalived：它的诞生最初是为ipvs（一些服务，内核中的一些规则）提供高可用性的，最初最主要目的是能够自主调用ipvsadm来生成规则，并且能够自动实现将用户访问的地址转移到其他节点上进行实现的。 keepalived：核心包含两个ckechers和VRRP协议。
ckeckers #检查服务检查reserved的健康状况的，基于脚本也可以服务本身的健康状况。这里是实现ipvs后端健康状况的检测的。 VRRP # Virtual Router Redundancy Protocol 虚拟路由器冗余协议 -----keepalived依赖的最重要的核心技术
二、VRRP协议详解
（一）VRRP技术优点
VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器出现故障时，由另一台路由器来代替出现故障的路由器进行工作，从而保持网络通信的连续性和可靠性， VRRP中每个节点之间都有优先级的一般为0-255 （0,255有特殊用法）数字越大优先级越高。
1、简化网络管理。
#在具有多播或广播能力的局域网（如以太网）中，借助VRRP 能在某台设备出现故障时仍然提供高可靠的缺省链路，有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题，而无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息，也无需修改主机的默认网关配置。
2、适应性强。
#VRRP 报文封装在IP 报文中，支持各种上层协议。
3、网络开销小。
#VRRP 只定义了一种报文——VRRP 通告报文，并且只有处于
Master 状态的路由器可以发送VRRP 报文。（二）VRRP协议中的相关术语
1 虚拟路由器
#由一个 Master 路由器和多个Backup 路由器组成。主机将虚拟
路由器当作默认网关。
2 VRID
#虚拟路由器的标识。有相同VRID 的一组路由器构成一个虚拟路由器。
3 Master 路由器
#虚拟路由器中承担报文转发任务的路由器。
4 Backup 路由器
#Master 路由器出现故障时，能够代替Master 路由器工作的路由器。
5 虚拟 IP 地址
#虚拟路由器的IP 地址。一个虚拟路由器可以拥有一个或多个IP 地址。
6 IP 地址拥有者
#接口IP 地址与虚拟IP 地址相同的路由器被称为IP 地址拥有者。
7 虚拟 MAC 地址
#一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC 地址。虚拟MAC 地址的格式为00-00-5E-00-01-{VRID}。通常情况下，虚拟路由器回应ARP 请求使用的是虚拟MAC 地址，只有虚拟路由器做特殊配置的时候，才回应接口的真实MAC 地址。
8 优先级
# VRRP 根据优先级来确定虚拟路由器中每台路由器的地位。
9 非抢占方式
#如果 Backup 路由器工作在非抢占方式下，则只要Master 路由器没有出现故障，Backup 路由器即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master 路由器。
10 抢占方式
#如果Backup 路由器工作在抢占方式下，当它收到VRRP 报文后，会将自己的优先级与通告报文中的优先级进行比较。如果自己的优先级比当前的Master 路由器的优先级高，就会主动抢占成为Master 路由器；否则，将保持Backup 状态。（三）VRRP的工作过程
1 Master 路由器的选举； 2 Master 路由器状态的通告； 3 同时，为了提高安全性，VRRP 还提供了认证功能；
（四） VRRP主备备份
主备备份方式表示业务仅由Master路由器承担。当Master路由器出现故障时，才会 由选举出来的Backup路由器接替它工作，如图
#初始情况下，Device A是Master路由器并承担转发任务，Device B和Device C是Backup路由器且都处于就绪监听状态。如果Device A发生故障，则虚拟路由器内处于Backup状态的Device B和Device C路由器将根据优先级选出一个新的Master路由器，这个新Master路由器继续为网络内的主机转发数据。
(五)VRRP负载分担
在路由器的一个接口上可以创建多个虚拟路由器，使得该路由器可以在一个虚拟路 由器中作为Master路由器，同时在其他的虚拟路由器中作为Backup路由器。 负载分担方式是指多台路由器同时承担业务，因此负载分担方式需要两个或者两个 以上的虚拟路由器，每个虚拟路由器都包括一个Master路由器和若干个Backup路 由器，各虚拟路由器的Master路由器可以各不相同，
三、keepalived 原理详解
#keepalived也是模块化设计，不同模块负责不同的功能，下面是keepalived的组件 core check vrrp libipfwc libipvs-2.4 libipvs-2.6
core #是keepalived的核心，负责主进程的启动和维护，全局配置文件的加载解析 check #负责healthchecker（健康检查），包括各种健康检查方式，以及对应的配置的解析包括LVS的配置解析 vrrp #VRRPD子进程，VRRPD子进程就是来实现VRRP协议的 libipfwc #iptables（ipchains）库，配置LVS会用到 libipvs* #配置LVS会用到
keepalived模块化结构
keepalived 启动后会启动三个进程 如下所示：
PID
111 Keepalived <--Parent process monitoring children 父进程
112 \_Keepalived <--VRRP child VRRP子进程
113 \_Keepalived <--Healthchecking child healthchecker子进程
如上图所示： #两个子进程都被系统WatchDog看管，两个子进程各自复杂自己的事healthchecker子进程复杂检查各自服务器的健康程度，例如HTTP，LVS等等，如果healthchecker子进程检查到MASTER上服务不可用了，就会通知本机上的兄弟VRRP子进程，让他删除通告，并且去掉虚拟IP，转换为BACKUP状态。
四 、keepalived 配置文件介绍
keepalived 安装 #yum -y install keepalived
keepalived 只有一个配置文件，该配置文件中有多个配置区域 /etc/keepalived/keepalived.conf #分别为：global_defs （全局配置区域）、vrrp_script （脚本区域）、vrrp_instance（实例区域）、virtual_server（虚拟服务器区域）
各个区域配置详解
1 global_defs区域 ：主要配置故障发生时的通知对象以及机器标识
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 192.168.200.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
上述参数解析 # notifacation_email 故障发生时给谁发邮件通知 # notifacation_email_from 通知邮件从哪个地址发出 # smpt_server 通知邮件的smtp地址 # smtp_cnnect_timeout 连接smtp服务器的超时时间 # router_id 标识本节点的字条串，通常为hostname，但不一定非得是hostname。故障发生时，邮件通知会用到
2 vrrp_script 脚本区域
vrrp_script chk_haproxy {
script "killall -0 haproxy"
interval 1
weight 2
}
上述参数解析 #vrrp_script 定义vrrp_script 区域名称 #script 所要执行的脚本 #interval 脚本执行的间隔时间 #weight 脚本执行结果导致的优先级变更
3 vrrp_instance 实例区域：用来定义对外提供服务的VIP区域及相关属性
vrrp_instance VI_1 {
interface eth0
state MASTER
priority 101
virtual_router_id 51
garp_master_delay 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
track_interface {
eth0
}
virtual_ipaddress {
172.16.100.1/16 dev eth0 label eth0:0
}
track_script {
chk_haproxy
}
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}：
上述参数解析
#vrrp_instance ： 定义实例名称
#state ：可以是MASTER或BACKUP，不过当其他节点keepalived启动时，会依据prioroty进行比较来选举MASTER
#interface : 节点固有IP的网卡，用来发送VRRP包
#virtual_router_id : 取值在0-255之间，用来区分多个instence之间的VRRP组播
#priority : 用来选举master
#advert_int : master向外通告VRRP信息的间隔 ，默认为1s
#garp_master_delay ：转换为master时，对延迟设定的定时器
#authentication ：设置认证信息
#auth_type PASS ：认证方式，可以是PASS或AH两种认证方式
#auth_pass ：设置认证密码
#track_interface ：追踪的端口
#virtual_ipaddress ：设置浮动ip---VIP
#track_script ：对vrrp_script脚本区域中定义的脚本进行追踪
#chk_haproxy ：对这个区域进行追踪
#notify_master /path/to/to_master.sh :切换到MASTER状态要发的通知
#notify_backup/path/to/to_backup.sh :切换到BACKUP状态要发的通知
#notify_fault "/path/fault.sh VG_1" ：故障时要执行的通知
注：以上三个参数指定的脚本需要自己定义
4 virtual_server 区域：定义与lvs相关的集群服务和集群服务中的realserver
virtual_server 172.16.7.1 80 {
delay_loop 6
lb_algo wlc
lb_kind DR
persistence_timeout 0
protocol TCP
sorry_server 127.0.0.1 80
real_server 172.16.7.200 80 {
weight 3
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 172.16.7.201 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
上述参数解析
virtual_server 172.16.7.1 80
#对外通过ip地址172.16.7.1 提供80端口的服务
delay_loop
#延迟轮询时间（s）
lb_algo
#后端指定的调度算法
lb_kind
#调度模式
nat_mask
#网络地址
persistence_timeout
#会话保持时间（s），用户在50s内被分配到同一个后端realserver
protocol TCP
#健康检查使用的TCP协议
sorry_server
#当所有机器都出现故障时使用的服务器
real_server <IPADDR> <PORT>
#后端真实节点主机的权重等设置，（主要），后端有几台这里就要设置几个
weight
#每一台realserver 的权重
TCP_CHECK
#健康状态检测方式
connect_port
#连接的端口
connect_timeout
#超时时长
nb_get_retry
#重试次数
delay_before_retry
#下次重试的时间延迟
在realserver也可以自定义服务器状态发生变化后执行的脚本
notify_up <STRING> | <QUOTED-STRING>
检查服务器正常（up）后，要执行的脚本
notify_down <STRING> | <QUOTED-STRING>
检查服务器失败（down）后，要执行的脚本PS：水平有限，关于更多的参数详解及概念请参阅官网www.keepalived.org及 man keepalived.conf 获得。
本文出自 “西风瘦猪” 博客，请务必保留此出处http://jungege.blog.51cto.com/4102814/1406908
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