Linux keepalived工作原理
keepalived简介与工作原理
Keepalived的作用是检测服务器的状态，如果有一台web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。
keepalived工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层，工作原理基于VRRP协议。
网络层(layer 3)：Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包，（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除。
传输层(layer 4)：Keepalived以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否，如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。
应用层(layer 5)：只要针对应用上的一些探测方式，如URL的get请求，或者对nginx脚本检测等；可以根据用户自定义添加脚本针对特定的服务进行状态检测，当检测结果与用户设定不一致，则把这台服务器从服务器群中剔除。
VRRP协议与工作原理
VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)虚拟路由冗余协议是一种容错的主备模式的协议，当网络设备发生故障时，可以不影响主机之间通信情况下进行设备切换，并且相对用户时切换过程时透明的。
路由器开启VRRP功能后，会根据优先级确定自己在备份组中的角色。优先级高的路由器成为主用路由器，优先级低的成为备用路由器。主用路由器拥有虚拟IP与虚拟MAC，实现各种网络功能，并发送VRRP通告报文，通知备用路由器组内的其他路由器自己工作正常；备用路由器则启动定时器等待通告报文。抢占模式下，当备用路由器收到VRRP通告报文后，会将自己的优先级与通告报文中的优先级进行比较。如果大于通告报文中的优先级，则成为主用路由器；否则将保持备用状态。非抢占模式下，只要主用路由器不发生故障，就算备用路由器的优先级再高，也始终保持备用状态。如果备用路由器的定时器超时后仍未收到主用路由器发送来的VRRP通告报文，则认为主用路由器已经无法正常工作，备份组内的路由器根据优先级选举出主用路由器。
- 一个VRRP路由器有唯一的标识：VRID，范围为0—255｡该路由器对外表现为唯一的虚拟MAC地址，地址的格式为00-00-5E-00-01-[VRID]。
- 同一台路由器可以加入多个备份组，在不同备份组中有不同的优先级，使得该路由器可以在一个备份组中作为主用路由器，在其他的备份组中作为备用路由器。
- 提供了两种安全认证措施：明文认证和IP头认证｡
VRRP选举机制
- 虚拟IP拥有者，如果某台路由器的IP地址与虚拟路由器的VIP地址一致，那么这台就会被选为主用路由器。
- 优先级较高者，如果没有虚拟IP拥有者，优先级数值大的路由器会被选举出，优先级范围0~255。
- IP地址较大者，如果优先级一样高，IP地址数值大的路由器会被选举出。
keepalived配置组成
global_defs是对全局一些参数做出设置。
global_defs {
notification_email {
# 接受邮件地址
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from master@keepalived.com
# 邮件头地址
smtp_server 192.168.200.1
# 邮件服务smtp地址
smtp_connect_timeout 30
# smtp连接超时时间
router_id LVS_DEVEL
# 本地机器的id，可以为本地主机名
vrrp_skip_check_adv_addr
# 检查收到的通告中的所有地址会非常耗时，设置此参数就不会检查收到过的主路由器的通告
vrrp_strict
# 严格遵守VRRP协议，开启这个功能会在iptables中添加下面一条规则，导致VIP ping不通
# Chain INPUT (policy ACCEPT)
# target prot opt source destination
# DROP all -- 0.0.0.0/0 172.30.100.200
vrrp_garp_interval 0
# 一个网卡上每组gratuitous arp消息之间的延迟时间，默认为0
vrrp_gna_interval 0
# 一个网卡上每组na消息之间的延迟时间，默认为0
vrrp_iptables
# 设置此项则不会开启任何iptables规则
vrrp_mcast_group4 224.0.0.18
# 主备间通告状态信息的组播地址，通常为224网段
}
vrrp_script只是定义一个对集群服务的健康状态检测脚本，并根据监控的结果状态能实现优先动态调整；这种方式在做高可用nginx或者haproxy时需要用到。
vrrp_script chk_nginx {
script
# 添加要定期执行的检测脚本，它的退出代码将被记录在监视它的所有VRRP实例中
interval 2
# 两次脚本调用的间隔，默认为1秒
weight -20
# 如果检测条件成立，权重-20
}
vrrp_instance是虚拟路由实例的配置段，用来定义当前keepalived节点的运行角色为主或是备，定义当前节点的优先级，设置虚拟IP等信息。
vrrp_instance VI_1 {
# 定义虚拟路由器，实例名称VI_1主备必须相同
state MASTER
# 定义此节点为MASTER
interface eth0
# 绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口
virtual_router_id 51
# 设置虚拟路由id，范围0~255，主备必须相同
priority 100
# 设置此节点优先级
advert_int 1
# 设置主备节点间vrrp通告状态的时间间隔
nopreempt
authentication {
# 设置主备间验证方式
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
# 设置虚拟路由VIP
172.30.200.1
}
track_script {
# 添加监控脚本，脚本名为vrrp_script中定义的脚本
chk_nginx
}
}
virtual_server中定义了LVS工作模式及调度算法等信息，real_server则是定义后端的真实服务器。
virtual_server 172.30.200.1 80 {
# 定义虚拟主机IP与端口
delay_loop 6
# 健康状态检测时间间隔
lb_algo rr
# lvs调度算法
lb_kind NAT
# lvs工作类型
persistence_timeout 50
# lvs持久连接超时时间
protocol TCP
# 定义服务协议
sorry_server 172.30.10.14 80
# 当后端所有主机不可达时，就会被定义这台主机，只是为了展示sorry页面
real_server 172.30.10.12 80 {
# 配置后端主机
weight 1
# 调度权重
HTTP_GET {
# 应用层检测
url {
path /testurl/test.jsp
# 定义被检测的URL
status_code 200
# 判断上述URL健康状态的响应码
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
# 判断上述URL健康状态的内容的hash码
}
connect_timeout 3
# 检测连接的超时时间
nb_get_retry 3
# 重试次数
delay_before_retry 3
# 重试前等待时间
}
TCP_CHECK {
connect_ip 172.30.10.12
# 选择要连接的IP地址。默认值为realserver IP
connect_port 80
# 选择要连接的端口。默认值为realserver PORT
bindto 172.30.10.11
# 用于发起连接的可选源地址
bind_port 10000
# 用于发起连接的可选源端口
connect_timeout 3
# 连接超时时间
}
}
real_server 172.30.10.12 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /testurl/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
