Keepalived原理与实战精讲

什么是Keepalived呢，keepalived观其名可知，保持存活，在网络里面就是保持在线了， 也就是所谓的高可用或热备，用来防止单点故障(单点故障是指一旦某一点出现故障就会导致整个系统架构的不可用)的发生，那说到keepalived时不得 不说的一个协议就是VRRP协议，可以说这个协议就是keepalived实现的基础，那么首先我们来看看VRRP协议

注：搞运维的要有足够的耐心哦，不理解协议就很难透彻的掌握keepalived的了

一，VRRP协议

VRRP协议
学过网络的朋友都知道，网络在设计的时候必须考虑到冗余容灾，包括线路冗余，设备冗余等，防止网络存在单点故障，那在路由器或三层交换机处实现冗余就显得 尤为重要，在网络里面有个协议就是来做这事的，这个协议就是VRRP协议，Keepalived就是巧用VRRP协议来实现高可用性(HA)的

VRRP协议有一篇文章写的非常好，大家可以直接看这里(记得认真看看哦，后面基本都已这个为基础的了)
帖子地址：http://bbs.ywlm.net/thread-790-1-1.html
只需要把服务器当作路由器即可！

在《VRRP协议》里讲到了虚拟路由器的ID也就是VRID在这里比较重要

keepalived完全遵守VRRP协议，包括竞选机制等等

二，Keepalived原理

Keepalived原理
keepalived也是模块化设计，不同模块复杂不同的功能，下面是keepalived的组件
core check vrrp libipfwc libipvs-2.4 libipvs-2.6

core：是keepalived的核心，复杂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
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
注意，keepalived和LVS完全是两码事，只不过他们各负其责相互配合而已

keepalived启动后会有三个进程
父进程：内存管理，子进程管理等等
子进程：VRRP子进程
子进程：healthchecker子进程

有图可知，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

三，Keepalived配置文件详解

keepalived配置详解
keepalived有三类配置区域(姑且就叫区域吧)，注意不是三种配置文件，是一个配置文件里面三种不同类别的配置区域

全局配置(Global Configuration)
VRRPD配置
LVS配置

一，全局配置
全局配置又包括两个子配置：
全局定义(global definition)
静态路由配置(static ipaddress/routes)

1，全局定义(global definition)配置范例

global_defs
{
notification_email
{
[email protected]
}
notification_email_from [email protected]
smtp_server 127.0.0.1
stmp_connect_timeout 30
router_id node1
}

全局配置解析
global_defs全局配置标识，表面这个区域{}是全局配置

notification_email
{
[email protected]
[email protected]
}

表示keepalived在发生诸如切换操作时需要发送email通知，以及email发送给哪些邮件地址，邮件地址可以多个，每行一个

notification_email_from [email protected]
表示发送通知邮件时邮件源地址是谁

smtp_server 127.0.0.1
表示发送email时使用的smtp服务器地址，这里可以用本地的sendmail来实现

smtp_connect_timeout 30
连接smtp连接超时时间

router_id node1
机器标识

2，静态地址和路由配置范例

notification_email
{
[email protected]
[email protected]
}

这里实际上和系统里面命令配置IP地址和路由一样例如：
192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global 相当于: ip addr add 192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global
就是给eth0配置IP地址
路由同理
一般这个区域不需要配置
这里实际上就是给服务器配置真实的IP地址和路由的，在复杂的环境下可能需要配置，一般不会用这个来配置，我们可以直接用vi /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-eth1来配置，切记这里可不是VIP哦，不要搞混淆了，切记切记！

二，VRRPD配置
VRRPD配置包括三个类
VRRP同步组(synchroization group)

VRRP实例(VRRP Instance)

VRRP脚本

1，VRRP同步组(synchroization group)配置范例

vrrp_sync_group VG_1 {
group {
http
mysql
}
notify_master /path/to/to_master.sh
notify_backup /path_to/to_backup.sh
notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
notify /path/to/notify.sh
smtp_alert
}

其中：

group {
http
mysql
}

http和mysql是实例名和下面的实例名一致

notify_master /path/to/to_master.sh：表示当切换到master状态时，要执行的脚本
notify_backup /path_to/to_backup.sh：表示当切换到backup状态时，要执行的脚本
notify_fault "/path/fault.sh VG_1"

notify /path/to/notify.sh：

smtp alter表示切换时给global defs中定义的邮件地址发送右键通知

2，VRRP实例(instance)配置范例

vrrp_instance http {
state MASTER
interface eth0
dont_track_primary
track_interface {
eth0
eth1
}
mcast_src_ip <IPADDR>
garp_master_delay 10
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
autp_pass 1234
}
virtual_ipaddress {
#<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPT> label <LABEL>
192.168.200.17/24 dev eth1
192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
}
virtual_routes {
# src <IPADDR> [to] <IPADDR>/<MASK> via|gw <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> tab
src 192.168.100.1 to 192.168.109.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
192.168.110.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
192.168.111.0/24 dev eth2
192.168.112.0/24 via 192.168.100.254
}
nopreempt
preemtp_delay 300
debug
}

state：state指定instance(Initial)的初始状态，就是说在配置好后，这台 服务器的初始状态就是这里指定的，但这里指定的不算，还是得要通过竞选通过优先级来确定，里如果这里设置为master，但如若他的优先级不及另外一台， 那么这台在发送通告时，会发送自己的优先级，另外一台发现优先级不如自己的高，那么他会就回抢占为master

interface：实例绑定的网卡，因为在配置虚拟IP的时候必须是在已有的网卡上添加的

dont track primary：忽略VRRP的interface错误

track interface：跟踪接口，设置额外的监控，里面任意一块网卡出现问题，都会进入故障(FAULT)状态，例如，用nginx做均衡器的时候，内网必须正常工作，如果内网出问题了，这个均衡器也就无法运作了，所以必须对内外网同时做健康检查

mcast src ip：发送多播数据包时的源IP地址，这里注意了，这里实际上就是在那个地址上发送VRRP通告，这个非常重要，一定要选择稳定的网卡端口来发送，这里相当于heartbeat的心跳端口，如果没有设置那么就用默认的绑定的网卡的IP，也就是interface指定的IP地址

garp master delay：在切换到master状态后，延迟进行免费的ARP(gratuitous ARP)请求

virtual router id：这里设置VRID，这里非常重要，相同的VRID为一个组，他将决定多播的MAC地址

priority 100：设置本节点的优先级，优先级高的为master

advert int：检查间隔，默认为1秒

virtual ipaddress：这里设置的就是VIP，也就是虚拟IP地址，他随着state的变化而增加删除，当state为master的时候就添加，当state为backup的时候删除，这里主要是有优先级来决定的，和state设置的值没有多大关系，这里可以设置多个IP地址

virtual routes：原理和virtual ipaddress一样，只不过这里是增加和删除路由

lvs sync daemon interface：lvs syncd绑定的网卡

authentication：这里设置认证

auth type：认证方式，可以是PASS或AH两种认证方式

auth pass：认证密码

nopreempt：设置不抢占，这里只能设置在state为backup的节点上，而且这个节点的优先级必须别另外的高

preempt delay：抢占延迟

debug：debug级别

notify master：和sync group这里设置的含义一样，可以单独设置，例如不同的实例通知不同的管理人员，http实例发给网站管理员，mysql的就发邮件给DBA

3，VRRP脚本

vrrp_script check_running {
   script "/usr/local/bin/check_running"
   interval 10
   weight 10
}
vrrp_instance http {
   state BACKUP
   smtp_alert
   interface eth0
   virtual_router_id 101
   priority 90
   advert_int 3
   authentication {
   auth_type PASS
   auth_pass whatever
   }
   virtual_ipaddress {
   1.1.1.1
   }
   track_script {
   check_running weight 20
   }
}

首先在vrrp_script区域定义脚本名字和脚本执行的间隔和脚本执行的优先级变更

vrrp_script check_running {  
   script "/usr/local/bin/check_running"
   interval 10     #脚本执行间隔
   weight 10      #脚本结果导致的优先级变更：10表示优先级+10；-10则表示优先级-10
}

然后在 实例( vrrp_instance)里面引用，有点类似脚本里面的函数引用一样：先定义，后引用函数名

track_script {
   check_running
   weight 20
}

注意：VRRP脚本(vrrp_script)和VRRP实例( vrrp_instance)属于同一个级别

LVS配置

如果你没有配置LVS+keepalived那么无需配置这段区域，里如果你用的是nginx来代替LVS，这无限配置这款，这里的LVS配置是专门为keepalived+LVS集成准备的。
注意了，这里LVS配置并不是指真的安装LVS然后用ipvsadm来配置他，而是用keepalived的配置文件来代替ipvsadm来配置LVS，这样会方便很多，一个配置文件搞定这些，维护方便，配置方便是也！

这里LVS配置也有两个配置
一个是虚拟主机组配置
一个是虚拟主机配置

1，虚拟主机组配置文件详解
这个配置是可选的，根据需求来配置吧，这里配置主要是为了让一台realserver上的某个服务可以属于多个Virtual Server，并且只做一次健康检查

virtual_server_group <STRING> {
# VIP port
<IPADDR> <PORT>
<IPADDR> <PORT>
fwmark <INT>
}

2，虚拟主机配置

virtual server可以以下面三种的任意一种来配置

1. virtual server IP port

2. virtual server fwmark int

3. virtual server group string

下面以第一种比较常用的方式来配详细解说一下

virtual_server 192.168.1.2 80 {                     #设置一个virtual server: VIP:Vport
delay_loop 3                                                  # service polling的delay时间，即服务轮询的时间间隔

lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh                        #LVS调度算法
lb_kind NAT|DR|TUN                                      #LVS集群模式                     
persistence_timeout 120                                #会话保持时间（秒为单位），即以用户在120秒内被分配到同一个后端realserver
persistence_granularity <NETMASK>              #LVS会话保持粒度，ipvsadm中的-M参数，默认是0xffffffff，即每个客户端都做会话保持
protocol TCP                                                  #健康检查用的是TCP还是UDP
ha_suspend                                                   #suspendhealthchecker’s activity
virtualhost <string>                                       #HTTP_GET做健康检查时，检查的web服务器的虚拟主机（即host：头）

sorry_server <IPADDR> <PORT>                 #备用机，就是当所有后端realserver节点都不可用时，就用这里设置的，也就是临时把所有的请求都发送到这里啦

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 1                                                         #给每台的权重，0表示失效(不知给他转发请求知道他恢复正常)，默认是1
inhibit_on_failure                                            #表示在节点失败后，把他权重设置成0，而不是冲IPVS中删除

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

HTTP_GET                                                     #健康检查方式
{
url {                                                                #要坚持的URL，可以有多个
path /                                                             #具体路径
digest <STRING>                                            
status_code 200                                            #返回状态码
}
connect_port 80                                            #监控检查的端口

bindto <IPADD>                                             #健康检查的IP地址
connect_timeout   3                                       #连接超时时间
nb_get_retry 3                                               #重连次数
delay_before_retry 2                                      #重连间隔
} # END OF HTTP_GET|SSL_GET


#下面是常用的健康检查方式，健康检查方式一共有HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK这些
#TCP方式
TCP_CHECK {
connect_port 80
bindto 192.168.1.1
connect_timeout 4
} # TCP_CHECK

# SMTP方式，这个可以用来给邮件服务器做集群
SMTP_CHECK
host {
connect_ip <IP ADDRESS>
connect_port <PORT>                                     #默认检查25端口
14 KEEPALIVED
bindto <IP ADDRESS>
}
connect_timeout <INTEGER>
retry <INTEGER>
delay_before_retry <INTEGER>
# "smtp HELO"ž|·-ë꧌à"
helo_name <STRING>|<QUOTED-STRING>
} #SMTP_CHECK

#MISC方式，这个可以用来检查很多服务器只需要自己会些脚本即可
MISC_CHECK
{
misc_path <STRING>|<QUOTED-STRING> #外部程序或脚本
misc_timeout <INT>                                    #脚本或程序执行超时时间

misc_dynamic                                               #这个就很好用了，可以非常精确的来调整权重，是后端每天服务器的压力都能均衡调配，这个主要是通过执行的程序或脚本返回的状态代码来动态调整 weight值，使权重根据真实的后端压力来适当调整，不过这需要有过硬的脚本功夫才行哦
#返回0：健康检查没问题，不修改权重
#返回1：健康检查失败，权重设置为0
#返回2-255：健康检查没问题，但是权重却要根据返回代码修改为返回码-2，例如如果程序或脚本执行后返回的代码为200，#那么权重这回被修改为 200-2
}
} # Realserver
} # Virtual Server

配置文件到此就讲完了，下面是一份未加备注的完整配置文件

global_defs
{
notification_email
{
[email protected]
}
notification_email_from [email protected]
smtp_server 127.0.0.1
stmp_connect_timeout 30
router_id node1
}
notification_email
{
[email protected]
[email protected]
}
static_ipaddress
{
192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global
192.168.1.2/24 brd + dev eth1 scope global
}
static_routes
{
src $SRC_IP to $DST_IP dev $SRC_DEVICE
src $SRC_IP to $DST_IP via $GW dev $SRC_DEVICE
}
vrrp_sync_group VG_1 {
group {
http
mysql
}
notify_master /path/to/to_master.sh
notify_backup /path_to/to_backup.sh
notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
notify /path/to/notify.sh
smtp_alert
}
group {
http
mysql
}
vrrp_script check_running {
   script "/usr/local/bin/check_running"
   interval 10
   weight 10
}
vrrp_instance http {
state MASTER
interface eth0
dont_track_primary
track_interface {
eth0
eth1
}
mcast_src_ip <IPADDR>
garp_master_delay 10
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
autp_pass 1234
}
virtual_ipaddress {
#<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPT> label <LABEL>
192.168.200.17/24 dev eth1
192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
}
virtual_routes {
# src <IPADDR> [to] <IPADDR>/<MASK> via|gw <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> tab
src 192.168.100.1 to 192.168.109.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
192.168.110.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
192.168.111.0/24 dev eth2
192.168.112.0/24 via 192.168.100.254
}
track_script {
check_running weight 20
}
nopreempt
preemtp_delay 300
debug
}
virtual_server_group <STRING> {
# VIP port
<IPADDR> <PORT>
<IPADDR> <PORT>
fwmark <INT>
}
virtual_server 192.168.1.2 80 {
delay_loop 3
lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
lb_kind NAT|DR|TUN
persistence_timeout 120
persistence_granularity <NETMASK>
protocol TCP
ha_suspend
virtualhost <string>
sorry_server <IPADDR> <PORT>
real_server <IPADDR> <PORT>
{
weight 1
inhibit_on_failure 
notify_up <STRING> | <QUOTED-STRING>
notify_down <STRING> | <QUOTED-STRING>
#HTTP_GET方式
HTTP_GET | SSL_GET
{
url { 
path / 
digest <STRING>                                            
status_code 200
}
connect_port 80 
bindto <IPADD>
connect_timeout   3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 2
} 
}
}

注意，这里仅仅是罗列，并不是可用的配置文件。里面需要根据自己的时间情况稍加配置才能用
在下面我会根据实际的需求给出我平时的配置案例，在二楼三楼四楼分别给出三个案例