keepalived是什麼

keepalived是叢集管理中保證叢集高可用的一個服務軟體，其功能類似於heartbeat，用來防止單點故障，它可以自動檢測叢集中伺服器的健康狀況，比如主從模式時，當主伺服器發生故障時，Keepalived會根據伺服器的VRRP優先順序來選舉一個從伺服器成為主伺服器，實現主從的無縫切換，保證持續的提供服務，並且Keepalived也會及時的通過郵件通知到相關負責人進行維護出現問題的伺服器。

keepalived工作原理

keepalived是以VRRP協議為實現基礎的，VRRP全稱Virtual Router Redundancy Protocol，即虛擬路由冗餘協議。

虛擬路由冗餘協議，可以認為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，這個組裡面有一個master和多個backup，master上面有一個對外提供服務的vip（該路由器所在區域網內其他機器的預設路由為該vip），master會發組播，當backup收不到vrrp包時就認為master宕掉了，這時就需要根據VRRP的優先順序來選舉一個backup當master。這樣的話就可以保證路由器的高可用了。

keepalived主要有三個模組，分別是core、check和vrrp。core模組為keepalived的核心，負責主程序的啟動、維護以及全域性配置檔案的載入和解析。check負責健康檢查，包括常見的各種檢查方式。vrrp模組是來實現VRRP協議的。

keepalived的配置檔案

和Nginx類似，keepalived也只有一個核心的配置檔案keepalived.conf，使用Keepalived的各種功能，我們只需要對這個檔案進行相關的配置即可。keepalived.conf裡面主要包括以下幾個配置區域，分別是global_defs、static_ipaddress、static_routes、vrrp_script、vrrp_instance和virtual_server。

下面是配置檔案的一張結構圖，每個節點都有相應的解析。

global_defs區域

主要是配置故障發生時的通知物件以及機器標識

global_defs {
    notification_email {
        
 
[email protected]163.com
        [email protected]163.com
        ...
    }
    notification_email_from [email protected]163.com
    smtp_server  smtp.163.com
    smtp_connect_timeout 30
    enable_traps
    router_id host163
}

解析：

• notification_email 故障發生時給誰發郵件通知。

• notification_email_from 通知郵件從哪個地址發出。

• smpt_server 通知郵件的smtp地址。

• smtp_connect_timeout 連線smtp伺服器的超時時間。

• enable_traps 開啟SNMP陷阱（Simple Network Management Protocol）。

• router_id 標識本節點的字條串，通常為hostname，但不一定非得是hostname。故障發生時，郵件通知會用到。

vrrp_script區域

用來做健康檢查的，當檢查失敗時會將vrrp_instance的priority減少相應的值。

vrrp_script chk_http_port {
    script "</dev/tcp/192.168.22.227/80"
    interval 1
    weight -10
}

vrrp_instance和vrrp_sync_group區域

vrrp_instance用來定義對外提供服務的VIP區域及其相關屬性。

vrrp_rsync_group用來定義vrrp_intance組，使得這個組內成員動作一致。

舉個例子來說明一下其功能：
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，另一個vrrp_instance也會跟著切換（即使這個instance沒有發生故障）。

vrrp_sync_group VG_1 {
    group {
        inside_network   # name of vrrp_instance (below)
        outside_network  # One for each moveable IP.
        ...
    }
    notify_master /path/to_master.sh
    notify_backup /path/to_backup.sh
    notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
    notify /path/notify.sh
    smtp_alert
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    use_vmac <VMAC_INTERFACE>
    dont_track_primary
    track_interface {
        eth0
        eth1
    }
    mcast_src_ip <IPADDR>
    lvs_sync_daemon_interface eth1
    garp_master_delay 10
    virtual_router_id 1
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 12345678
    }
    virtual_ipaddress {
        10.210.214.253/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
        192.168.1.11/24 brd 192.168.1.255 dev eth1
    }
    virtual_routes {
        172.16.0.0/12 via 10.210.214.1
        192.168.1.0/24 via 192.168.1.1 dev eth1
        default via 202.102.152.1
    }
    track_script {
        chk_http_port
    }
    nopreempt
    preempt_delay 300
    debug
    notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify <STRING>|<QUOTED-STRING>
    smtp_alert
}

解析：

• notify_master/backup/fault 分別表示切換為主/備/出錯時所執行的指令碼。

• notify 表示任何一狀態切換時都會呼叫該指令碼，並且該指令碼在以上三個指令碼執行完成之後進行呼叫，keepalived會自動傳遞三個引數（$1 = "GROUP"|"INSTANCE"，$2 = name of group or instance，$3 = target state of transition(MASTER/BACKUP/FAULT)）。

• smtp_alert 表示是否開啟郵件通知（用全域性區域的郵件設定來發通知）。

• state 可以是MASTER或BACKUP，不過當其他節點keepalived啟動時會將priority比較大的節點選舉為MASTER，因此該項其實沒有實質用途，可以理解為初始值，執行時根據priority的值改變。

• interface 節點固有IP（非VIP）的網絡卡名稱，用來發VRRP包。

• use_vmac 是否使用VRRP的虛擬MAC地址。

• dont_track_primary 忽略VRRP網絡卡錯誤。（預設未設定）

• track_interface 監控以下網絡卡，如果任何一個不通就會切換到FALT狀態。（可選項）

• mcast_src_ip 修改vrrp組播包的源地址，預設源地址為master的IP。（由於是組播，因此即使修改了源地址，該master還是能收到迴應的）

• lvs_sync_daemon_interface 繫結lvs syncd的網絡卡。

• garp_master_delay 當切為主狀態後多久更新ARP快取，預設5秒。

• virtual_router_id 取值在0-255之間，用來區分多個instance的VRRP組播。配置為主從的兩個節點該值需要相等。

• priority 用來選舉master的，要成為master，那麼這個選項的值最好高於其他機器50個點，該項取值範圍是1-255（在此範圍之外會被識別成預設值100）

• advert_int 發VRRP包的時間間隔，即多久進行一次master選舉（可以認為是健康查檢時間間隔）。

• authentication 認證區域，認證型別有PASS和HA（IPSEC），推薦使用PASS（密碼只識別前8位），配置主從的話，主從的認證方式和密碼要一致

• virtual_ipaddress 即VIP，配置的虛擬ip，主從節點VIP要一致。

• virtual_routes 虛擬路由，當IP漂過來之後需要新增的路由資訊。

• virtual_ipaddress_excluded 傳送的VRRP包裡不包含的IP地址，為減少迴應VRRP包的個數。在網絡卡上繫結的IP地址比較多的時候用。

•  track_script  設定健康檢查的指令碼

• nopreempt 允許一個priority比較低的節點作為master，即使有priority更高的節點啟動。

在這有必要細說一下，首先nopreemt必須在state為BACKUP的節點上才生效（因為是BACKUP節點決定是否來成為MASTER的），其次要實現類似於關閉auto failback的功能需要將所有節點的state都設定為BACKUP。使用nopreempt可以避免搶佔master的情況，比如一般情況下主節點宕機，從節點會升級為主節點，當主節點恢復後，會搶佔成為master，從節點被迫降級。如果網站訪問量較大的話，這樣難免會出現問題。

virtual_server_group和virtual_server區域

virtual_server_group一般在超大型的LVS中用到，一般LVS用不到這東西，因此不多說。

virtual_server IP Port {
    delay_loop <INT>
    lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
    lb_kind NAT|DR|TUN
    persistence_timeout <INT>
    persistence_granularity <NETMASK>
    protocol TCP
    ha_suspend
    virtualhost <STRING>
    alpha
    omega
    quorum <INT>
    hysteresis <INT>
    quorum_up <STRING>|<QUOTED-STRING>
    quorum_down <STRING>|<QUOTED-STRING>
    sorry_server <IPADDR> <PORT>
    real_server <IPADDR> <PORT> {
        weight <INT>
        inhibit_on_failure
        notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING>
        notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING>
        # HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK
        HTTP_GET|SSL_GET {
            url {
                path <STRING>
                # Digest computed with genhash
                digest <STRING>
                status_code <INT>
            }
            connect_port <PORT>
            connect_timeout <INT>
            nb_get_retry <INT>
            delay_before_retry <INT>
        }
    }
}

解析：

• delay_loop 延遲輪詢時間（單位秒）。

• lb_algo 後端除錯演算法（load balancing algorithm）。

• lb_kind LVS排程型別NAT/DR/TUN。

• virtualhost 用來給HTTP_GET和SSL_GET配置請求header的。

• sorry_server 當所有real server宕掉時，sorry server頂替。

• real_server 真正提供服務的伺服器。

• weight 權重。

• notify_up/down 當real server宕掉或啟動時執行的指令碼。

• 健康檢查的方式，N多種方式。

• path 請求real serserver上的路徑。

• digest/status_code 分別表示用genhash算出的結果和http狀態碼。

• connect_port 健康檢查，如果埠通則認為伺服器正常。

• connect_timeout,nb_get_retry,delay_before_retry分別表示超時時長、重試次數，下次重試的時間延遲。

static_ipaddress和static_routes區域

static_ipaddress和static_routes區域配置的是是本節點的IP和路由資訊。如果你的機器上已經配置了IP和路由，那麼這兩個區域可以不用配置。其實，一般情況下你的機器都會有IP地址和路由資訊的，因此沒必要再在這兩個區域配置。

關於Keepalived的原理和基本配置資訊就說到這裡，這些 理論上的知識瞭解一下即可，重要的是根據這些配置，自己動手嘗試做個demo，實際驗證一下這些配置的作用，這樣才會認識的深刻。下篇部落格會使用Keepalived做個實踐：通過Keepalived實現Nginx的高可用。