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title: Keepalived—HA原理
date: 2018-03-13
tags: [“Cluster services”,”软件服务”]

一、keepalived简介

Keepalived是一个用C编写的路由软件。该项目的主要目标是为Linux系统和基于Linux的基础架构提供简单而强大的负载均衡和高可用性设施。 Loadbalancing框架依赖于众所周知且广泛使用的提供Layer4负载平衡的Linux虚拟服务器（IPVS）内核模块。 Keepalived实现了一组检查器，根据其健康动态地自适应维护和管理负载均衡服务器池。 另一方面，通过VRRP协议实现高可用性。 VRRP是路由器故障转移的基础砖块。 此外，Keepalived还为VRRP有限状态机提供了一系列挂钩，以提供低级别和高速协议交互。 Keepalived框架可以独立使用，也可以一起使用，以提供弹性基础设施。

二、工作原理

1、Keepalived采用是模块化设计，不同模块实现不同的功能，keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。

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等。

check**：** 负责healthchecker(健康检查)，包括了各种健康检查方式，以及对应的配置的解析包括LVS的配置解析；可基于脚本检查对IPVS后端服务器健康状况进行检查。

vrrp**：VRRPD子进程，VRRPD子进程就是来实现VRRP协议的以上是主要组件；下面是其他库： libipfwc：iptables/ipchains库，配置LVS会用到 libipvs*：配置LVS会用到注意，keepalived和LVS完全是两码事，各司其职相互配合。

2、软件设计


keepalived启动后会产生三个进程：1、守护进程；2、vrrp子进程；3、healthcheckor子进程

守护进程中的WatchDog会监管vrrp和healthcheckor两个子进程，healthchecker子进程实现检查各自服务器的健康程度，如果healthchecker子进程检查到MASTER上服务不可用，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。

三、配置文件

1、配置文件组件部分：

  1. GLOBAL CONFIGURATION
  2.     Global definitions
  3.     Static routes/addresses
  4. VRRPD CONFIGURATION
  5.     VRRP synchronization group(s)：vrrp同步组
  6.     VRRP instance(s)：即一个vrrp虚拟 路由器
  7. LVS CONFIGURATION
  8.     Virtual server group(s)
  9.     Virtual server(s)：ipvs集群的vs和rs

2、 配置语法：

全局配置：

  1. global_defs {
  2.     notification_email {
  3.     root@localhost        #调用sendmail模块，节点状态发生变化发送通知
  4. }
  5. notification_email_from keepalived@localhost  #定义邮件发送人
  6. smtp_server 127.0.0.1  #定义smtpserver
  7. smtp_connect_timeout 30  #定义发送超时时间
  8. router_id node1     #节点名，在另一结点为node2
  9. vrrp_mcast_group4 224.0.100.100   #定义组播地址
  10. }

自定义脚本配置：

  1. vrrp_script:自定义资源监控脚本，vrrp实例根据脚本返回值，公共定义，可被多个实例调用，定义在vrrp实例之外
  2.     vrrp_script <SCRIPT_NAME> {
  3.         script ""
  4.         interval INT
  5.         weight -INT
  6.     }

vrrp实例，配置虚拟路由器：

  1. vrrp_instance <STRING> {
  2. ....
  3. }
  5. 上下文参数：
  6.     state MASTER'BACKUP：当前节点在此虚拟路由器上的初始状态；只能有一个是MASTER，余下的都应该为BACKUP
  7.     interface IFACE_NAME：绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口
  8.     virtual_router_id VRID：当前虚拟路由器惟一标识，范围是0-255
  9.     priority 100：当前物理节点在此虚拟路由器中的优先级；范围1-254（master要比slave高）
  10.     advert_int 1：vrrp通告的时间间隔，默认1s
  12.     authentication { #认证机制
  13.         auth_type AH'PASS
  14.         auth_pass <PASSWORD> 仅前8位有效
  15.     }
  16.     virtual_ipaddress { #虚拟IP
  17.     #格式 <IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>
  18.     192.168.200.17/24 dev eth1
  19.     192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
  20.     }
  1. track_interface { #配置监控网络接口，一旦出现故障，则转为FAULT状态
  2. 实现地址转移
  3.     eth0
  4.     eth1
  5.     ...
  6. }
  8. nopreempt：定义工作模式为非抢占模式
  9. preempt_delay 300：抢占式模式，节点上线后触发新选举操作的延迟时长，默认模式
  10. track_script:调用vrrp_script定义的脚本去监控资源，定义在实例之内，调用事先定义的vrrp_script
  11. track_script {
  12.     SCRIPT_NAME_1
  13.     SCRIPT_NAME_2
  14. }
  16. 定义通知脚本：
  17. notify_master '：当前节点成为主节点时触发的脚本
  18. notify_backup '：当前节点转为备节点时触发的脚本
  19. notify_fault '：当前节点转为"失败"状态时触发的脚本
  20. notify '：通用格式的通知触发机制，一个脚本可完成以上三种状态的转换时的通知

IPVS实例配置（如果是做lvs的主备）：

  2. virtual_server real_server {
  3.     ...
  4.     real_server {
  5.     ...
  6. }
  8. virtual_server的上下文参数：
  9.     delay_loop <INT>：检查后端服务器的时间间隔
  10.     lb_algo rr'wrr'lc'wlc'lblc'sh'dh：定义调度方法
  11.     lb_kind NAT'DR'TUN：集群的类型
  12.     persistence_timeout <INT>：持久连接时长
  13.     protocol TCP：服务协议，仅支持TCP
  14.     sorry_server <IPADDR> <PORT>：所有RS故障时，备用服务器地址
  16.     real_server <IPADDR> <PORT>{  #真是服务器地址和端口
  17.         weight <INT> RS权重
  18.         notify_up <STRING>'<QUOTED-STRING> RS上线通知脚本
  19.         notify_down <STRING>'<QUOTED-STRING> RS下线通知脚本
  20.         HTTP_GET'SSL_GET'TCP_CHECK'SMTP_CHECK'MISC_CHECK { 
  21.         ... 
  22.         }：定义当前主机的健康状态检测方法
  24.             HTTP_GET'SSL_GET：应用层检测
  25.                 HTTP_GET'SSL_GET {
  26.                     url {
  27.                     path <URL_PATH>：定义要监控的URL
  28.                     status_code <INT>：判断上述检测机制为健康状态的响应码
  29.                     digest <STRING>：判断为健康状态的响应的内容的校验码
  30.                     }
  31.                 connect_timeout <INTEGER>：连接请求的超时时长
  32.                 nb_get_retry <INT>：重试次数
  33.                 delay_before_retry <INT>：重试之前的延迟时长
  34.                 connect_ip <IP ADDRESS>：向当前RS哪个IP地址发起健康状态检测请求
  35.                 connect_port <PORT>：向当前RS的哪个PORT发起健康状态检测请求
  36.                 bindto <IP ADDRESS>：发出健康状态检测请求时使用的源地址
  37.                 bind_port <PORT>：发出健康状态检测请求时使用的源端口
  38.                 }        
  39.             TCP_CHECK {  第四层检测
  40.                 connect_ip <IP ADDRESS>：向当前RS的哪个IP地址发起健康状态检测请求
  41.                 connect_port <PORT>：向当前RS的哪个PORT发起健康状态检测请求
  42.                 bindto <IP ADDRESS>：发出健康状态检测请求时使用的源地址
  43.                 bind_port <PORT>：发出健康状态检测请求时使用的源端口
  44.                 connect_timeout <INTEGER>：连接请求的超时时长
  45.             }
  46.     }
文档更新时间: 2018-12-20 11:15   作者：张尚