构建大型web集群之keepalived介绍（1.1）

【本文档所介绍的内容简要的描述keepalived的介绍】

在介绍keepalived之前我们先需要了解一种路由协议 -vrrp协议，应为提到keepalived不得不提vrrp

因为vrrp是整个keepalived的工作原理

一 VRRP介绍

1.1 VRRP 协议简介

在现实的网络环境中，两台需要通信的主机大多数情况下并没有直接的物理连接。对于这样的情况，它们之间路由怎样选择？主机如何选定到达目的主机的下一跳路由，这个问题通常的解决方法有二种：1.在主机上使用动态路由协议(RIP、OSPF等)  2.在主机上配置静态路由 

   很明显，在主机上配置动态路由是非常不切实际的，因为管理、维护成本以及是否支持等诸多问题。配置静态路由就变得十分流行，但路由器(或者说默认网关default gateway)却经常成为单点故障。VRRP的目的就是为了解决静态路由单点故障问题，VRRP通过一竞选(election)协议来动态的将路由任务交给LAN中虚拟路由器中的某台VRRP路由器。

1.2 VRRP工作机制

   在一个VRRP虚拟路由器中，有多台物理的VRRP路由器，但是这多台的物理的机器并不能同时工作，而是由一台称为MASTER的负责路由工作，其它的都是BACKUP，MASTER并非一成不变，VRRP让每个VRRP路由器参与竞选，最终获胜的就是MASTER。MASTER拥有一些特权，比如，拥有虚拟路由器的IP地址，我们的主机就是用这个IP地址作为静态路由的。拥有特权的MASTER要负责转发发送给网关地址的包和响应ARP请求。

   VRRP通过竞选协议来实现虚拟路由器的功能，所有的协议报文都是通过IP多播(multicast)包(多播地址224.0.0.18)形式发送的。虚拟路由器由VRID(范围0-255)和一组IP地址组成，对外表现为一个周知的MAC地址。所以，在一个虚拟路由 器中，不管谁是MASTER，对外都是相同的MAC和IP(称之为VIP)。客户端主机并不需要因为MASTER的改变而修改自己的路由配置，对客户端来说，这种主从的切换是透明的。

   在一个虚拟路由器中，只有作为MASTER的VRRP路由器会一直发送VRRP通告信息(VRRPAdvertisement message)，BACKUP不会抢占MASTER，除非它的优先级(priority)更高。当MASTER不可用时(BACKUP收不到通告信息)， 多台BACKUP中优先级最高的这台会被抢占为MASTER。这种抢占是非常快速的(<1s)，以保证服务的连续性。由于安全性考虑，VRRP包使用了加密协议进行加密。

1.3 VRRP工作流程

(1).初始化：    

   路由器启动时，如果路由器的优先级是255(最高优先级，路由器拥有路由器地址)，要发送VRRP通告信息，并发送广播ARP信息通告路由器IP地址对应的MAC地址为路由虚拟MAC，设置通告信息定时器准备定时发送VRRP通告信息，转为MASTER状态；否则进入BACKUP状态，设置定时器检查定时检查是否收到MASTER的通告信息。

(2).Master

• 设置定时通告定时器； 

• 用VRRP虚拟MAC地址响应路由器IP地址的ARP请求； 

• 转发目的MAC是VRRP虚拟MAC的数据包； 

• 如果是虚拟路由器IP的拥有者，将接受目的地址是虚拟路由器IP的数据包，否则丢弃； 

• 当收到shutdown的事件时删除定时通告定时器，发送优先权级为0的通告包，转初始化状态； 

• 如果定时通告定时器超时时，发送VRRP通告信息； 

• 收到VRRP通告信息时，如果优先权为0，发送VRRP通告信息；否则判断数据的优先级是否高于本机，或相等而且实际IP地址大于本地实际IP，设置定时通告定时器，复位主机超时定时器，转BACKUP状态；否则的话，丢弃该通告包； 

(3).Backup

• 设置主机超时定时器； 

• 不能响应针对虚拟路由器IP的ARP请求信息； 

• 丢弃所有目的MAC地址是虚拟路由器MAC地址的数据包； 

• 不接受目的是虚拟路由器IP的所有数据包； 

• 当收到shutdown的事件时删除主机超时定时器，转初始化状态； 

• 主机超时定时器超时的时候，发送VRRP通告信息，广播ARP地址信息，转MASTER状态； 

• 收到VRRP通告信息时，如果优先权为0，表示进入MASTER选举；否则判断数据的优先级是否高于本机，如果高的话承认MASTER有效，复位主机超时定时器；否则的话，丢弃该通告包； 

1.3 ARP查询处理

   当内部主机通过ARP查询虚拟路由器IP地址对应的MAC地址时，MASTER路由器回复的MAC地址为虚拟的VRRP的MAC地址，而不是实际网卡的 MAC地址，这样在路由器切换时让内网机器觉察不到；而在路由器重新启动时，不能主动发送本机网卡的实际MAC地址。如果虚拟路由器开启的ARP代理 (proxy_arp)功能，代理的ARP回应也回应VRRP虚拟MAC地址。

二  keepalived介绍

2.1 Keepalived 定义

   Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会有2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。Keepalived是VRRP的完美实现

   Keepalived是一款高可用软件，它的功能主要包括两方面：
（1）通过IP漂移，实现服务的高可用：服务器集群共享一个虚拟IP，同一时间只有一个服务器占有虚拟IP并对外提供服务，若该服务器不可用，则虚拟IP漂移至另一台服务器并对外提供服务；
（2）对LVS应用服务层的应用服务器集群进行状态监控：若应用服务器不可用，则keepalived将其从集群中摘除，若应用服务器恢复，则keepalived将其重新加入集群中。

Keepalived可以单独使用，即通过IP漂移实现服务的高可用，也可以结合LVS使用，即一方面通过IP漂移实现LVS负载均衡层的高可用，另一方面实现LVS应用服务层的状态监控，如图所示：

2.2 Keepalived组成

   keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。

以上就是keepalived的相关介绍，keepalived作为高可用的中间件家族中使用的比较频繁软

件之一，常常与lvs，ha_proxy,nginx搭配构建高可用web集群