keepalive详解

一、简介

• 介绍：Keepalived是Linux下一个轻量级别的高可用解决方案。中文名称：存活检测机制。起初针对LVS进行研发，专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态。如果负载调度器出现故障，keepalive检测到以后将故障点直接从集群中剔除。
• 作用：支持故障自动切换、支持节点健康状态检查
• 原理：心跳检测

二、VRRP协议（虚拟路由冗余协议）

VRRP是一种容错协议，它通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，并通过一定的机制来保证当主机的下一跳设备出现故障时，可以及时将业务切换到其它设备，从而保持通讯的连续性和可靠性。

VRRP将局域网内的一组路由器划分在一起，称为一个备份组。备份组由一个Master路由器和多个Backup路由器组成，功能上相当于一台虚拟路由器。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知道具体某台设备的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。

VRRP将该虚拟路由器动态关联到承担传输业务的物理路由器上，当该物理路由器出现故障时，再次选择新路由器来接替业务传输工作，整个过程对用户完全透明，实现了内部网络和外部网络不间断通信。

三、keepalive的工作流程

• Initialize模式

• • 设备启动时进入此状态，当收到接口Startup的消息，将转入Backup或Master状态（IP地址拥有者的接口优先级为255，直接转为Master）。在此状态时，不会对VRRP报文做任何处理。

• Master模式

• • 定期发送 VRRP 报文
  • 以虚拟 MAC 地址响应对虚拟 IP 地址的 ARP 请求
  • 转发目的标MAC 地址为虚拟 MAC 地址的 IP 报文
  • 如果它是这个虚拟 IP 地址的拥有者，则接收目的 IP 地址为这个虚拟 IP 地址的 IP 报文。否则，丢弃这个 IP 报文
  • 如果收到比自己优先级大的报文则转为 Backup 状态
  • 如果收到优先级和自己相同的报文，并且发送端的 IP 地址比自己的 IP 地址大，则转为 Backup 状态
  • 当接收到接口的 Shutdown 事件时，转为Initialize（初始状态）

• Backup模式

• • 接收 Master 发送的 VRRP 报文，判断 Master 的状态是否正常
  • 对虚拟 IP 地址的 ARP 请求，不做响应
  • 丢弃目的 MAC 地址为虚拟 MAC 地址的 IP 报文
  • 丢弃目的 IP 地址为虚拟 IP 地址的IP报文
  • Backup 状态下如果收到比自己优先级小的报文时，丢弃报文，立即切换为 Master（ 仅在抢占模式下生效 ）
  • 如果收到优先级和自己相同或者比自己高的报文，则重置定时器，不进一步比较 IP 地址
  • 当接收到接口的 Shutdown 事件时，转为 Initialize
  • 如果 MASTER_DOWN_INTERVAL 定时器超时，则切换为 Master

四、脑分裂及其解决方案

• 原因：、

• • 硬件----连接线、网卡或相关驱动、连接线间的设备（交换机）、
  • 防火墙
  • 配置的网卡信息不正确

• 方案

• • 使用串口线进行连接，避免线路问题。
  • 使用特殊设备进行支撑，当备份节点成为主节点时主动杀死另一台keeepalive
  • 对iptables进行设置，开放环境中使用的IP
  • 通过zabbix对keepalive进行监测

五、keepalive的各项功能

• 后端节点健康状态检测

• • 目的：搭配LVS使用，当后端节点出现故障时。主动剔除出集群，使集群后端节点出现故障时用户可以较为畅通的访问相应的资源

• 脚本调用

• • 脚本所在目录：/etc/keepalive/script/

  • 服务检测脚本：

  • • 当keepalive对其他服务（非LVS）进行高可用时，使服务器出现故障时可迅速切换至从节点，使用户仍可以正常访问后端真实服务器
    • 切换至主节点脚本：当从节点承当负载调度器的角色时，需获取一些资源，比如目录的挂载
    • 切换至关闭状态脚本：当该服务器需要关闭时，需释放一些资源，以免多台调度器同时写入某文件以致文件损坏

• 非抢占模式

• • 在主节点和备份节点性能相差不大时采用非抢占模式，可减少资源的浪费和提升用户体验（减少用户不能使用的时间）
  • 在非抢占模式中，配置文件中应都为备份模式