Keepalived实现服务器的高可用性

背景

在实际应用中，为了提高服务器的高可用性，往往会部署多套服务器，避免一台服务器故障后，引起服务瘫痪。针对无需数据冗余的服务，可以用第三方的成熟方案实现高可用性。
第三方方案可与当前业务逻辑完全分离，互不影响，实现更加灵活。目前主要存在两种成熟的高可用性方案，Keepalived与Heartbeat。

方案简介

Keepalived

Keepalived可用于服务器状态检测，如果有一台服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从集群系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。

1. 优势：使用更简单：从安装、配置、使用、维护等角度上对比，Keepalived都比Heartbeat简单，并且满足集群倒切需求；
2. 劣势：没有管理功能；
3. 编码难度较小，满足功能需求

Heartbeat

Heartbeat 项目是 Linux-HA 工程的一个组成部分，它实现了一个高可用集群系统。Heartbeat（Linux-HA）的工作原理：Heartbeat最核心的包括两个部分，心跳监测部分和资源接管部分，心跳监测可以通过网络链路和串口进行，而且支持冗余链路，它们之间相互发送报文来告诉对方自己当前的状态，如果在指定的时间内未收到对方发送的报文，那么就认为对方失效，这时需启动资源接管模块来接管运 行在对方主机上的资源或者服务。

1. 优势：功能更强大，配套工具更全，适合做大型集群管理，而Keepalived主要用于集群倒换，基本没有管理功能；
2. 劣势:功能复杂，使用难度较大；
3. 编码难度大，主要用于大型集群管理。

综上所述，针对只有两架服务器作为温备，组成的冗余系统，Keepalived方式即可满足需求，实现设备倒切。

以下主要介绍Keepalived的实现方式

Keepalived技术介绍

Keepalived通信方式

Keepalived支持单播和组播两种方式，由于方案中目前只存在两台设备作为温备，单播即可满足要求，同时也可避免其他系统Keepalived组播消息干扰。
Keepalived通信消息中携带鉴权类型为PASS方式，密码为一组任意的字符串，保证Keepalived安全通信。

时间同步

Keepalived通信裁决主备时，要求两台服务器的时间差不能太大，否则无法正确进行主备裁决，因此该方案采用NTP方式进行设备时间同步。
服务器操作系统安装时，已默认安装NTP服务，该文档只讲述NTP服务的配置。NTP配置文件路径：/etc/ntp.conf。在配置文件中分别添加如下两行：

server xx.xx.xx.xx
server 127.127.1.0

xx.xx.xx.xx为NTP服务器IP，表示该设备向NTP服务器同步时间。
第二行表示当上级NTP时钟失效时，使用本地时钟继续提供服务，方便其他设备进行时间同步。

当两台设备时间相差过大时，NTP服务无法进行时间同步。所以，需要结合ntpdate服务进行时间同步。ntpdate可强制进行时间同步。可在开机启动脚本（/etc/rc.d/rc.local）中添加如下三行：

service ntpd stop
ntpdate xx.xx.xx.xx
service ntpd start

由于NTP、ntpdate两个服务冲突，必须停止NTP服务后，ntpdate才能提供服务。
xx.xx.xx.xx为NTP服务器IP，表示设备向NTP服务器强制同步时间。
最后再重新启动NTP服务

NTP结合ntpdate时间同步后，会出现硬件时间与系统时间不一致的情况，可在文件/etc/sysconfig/ntpd添加如下配置向，使硬件时间与系统时间保持一致。

SYNC_HWCLOCK=yes

NTP时间同步时，硬件时间也进行相应的时间同步。

Keepalived配置案例

Keepalived日志配置

Keepalived安装成功后，配置其日志输出路径为：/var/log/keepalived.log。

在/etc/sysconfig/keepalived配置文件中将KEEPALIVED_OPTIONS设置修改为

KEEPALIVED_OPTIONS=”-D -d -S 0”

同时在/etc/rsyslog.conf配置文件中，添加一行

local0.* /var/log/keepalived.log

Keepalived服务配置

Keepalived服务配置共分为三个部分：全局配置段、VRRP配置段、LVS配置段。其中全局配置段用于定义全局设置，VRRRP配置段用于配置实例，LVS配置段用于定义虚拟服务器的设置。该方案中无需LVS配置段。

全局配置段

全局配置段中只需修改router_id即可，其中温备的两台设备该值必须区分开，作为设备唯一标志。
示例

global_defs {
notification_email {
[email protected]
[email protected]
[email protected]
}
notification_email_from [email protected]
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL1
}

VRRP配置段

VRRP配置段内包含服务监控脚本及vrrp同步组配置、相应的实例配置。
vrrp_script为监控脚本，定时执行周期为2秒，用于监控四个浮动IP的状态。
vrrp_sync_group为同步组配置，组内共有两个实例，任何一个监控实例出现异常后，即进行主备切换。角色切换后，执行notify脚本，服务器根据角色执行相应的操作。

vrrp_script monitor_service {
script "monitor_service.sh " 20.31.250.13 20.31.250.14 192.168.10.13 192.168.10.14
interval 2
}
vrrp_sync_group VG_1 {
group {
VI_1
VI_2
}
notify_master “/etc/keepalived/notify.sh master”
notify_backup “/etc/keepalived/notify.sh backup”
notify_fault “/etc/keepalived/notify.sh fault”
}

需要监测两个网卡时可写两个实例，实例名对应于同步组group内的节点名，对于只需监测一个网卡的情况，可只写一个实例。该方案以两个实例为例进行介绍，两个实例只有网卡名、IP、virtual_router_id，其他项都基本一致。

实例1

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
nopreempt
interface bond0
track_interface {
bond0
}
virtual_router_id 133
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 337639943
}
unicast_src_ip 20.31.250.10
unicast_peer {
20.31.250.11
}
virtual_ipaddress {
20.31.250.13
20.31.250.14
}
track_script {
monitor_service
}

实例2

vrrp_instance VI_2 {
state BACKUP
nopreempt
interface eth2
track_interface {
eth2
}
virtual_router_id 233
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 337639943
}
unicast_src_ip 192.168.10.10
unicast_peer {
192.168.10.11
}
virtual_ipaddress {
192.168.10.13
192.168.10.14
}
track_script {
monitor_service
}

实例参数介绍

参数名称	解释
state	可配置为MASTER、BACKUP，该方案中，温备两台设备都配置为BACKUP
interface	浮动IP绑定的物理网口
track_interface	监控的物理网口
virtual_router_id	唯一标识id，用于区分vrrp实例，温备两台设备VI_1都配置为133，VI_2都配置为233
priority	优先级，默认配置为100
advert_int	发送vrrp通告的时间间隔，默认为1秒
authentication	vrrp实例协商的方式及密码，方式默认为PASS，密码为本地核心网十进制IP地址
unicast_src_ip	本端interface网口上的固定IP
unicast_peer	对端interface网口上的固定IP
virtual_ipaddress	Interface网口上的浮动IP
track_script	监控脚本，默认为vrrp_scrip定义的脚本

Keepalived服务启动

Keepalived安装完成后，可通过命令 service keepalived start 启动。
同时在开机启动配置文件/etc/rc.d/rc.local中添加如下一行，使Keep alived可开机自启动。

service keepalived start

服务异常检测

Keepalived服务只能监测硬件、网络的状态，无法服务进行检测。所以，一般需要增加服务异常检测。
在/etc/crontab定时任务文件中增加一行，每十分钟执行一次定时任务。

*/10 * * * * root my_keepalived_crontime.sh

当十分钟内，服务重启超过5次，则认为设备或服务出现问题，进行主备切换。