keepalived的原理以及配置使用详解
一、vrrp协议简介
VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)协议是用于实现路由器冗余的协议。
VRRP协议将两台或多台路由器设备虚拟成一个设备，对外提供虚拟路由器IP(一个或多个)，而在路由器组内部，如果实际拥有这个对外IP的路由器如果工作正常的话就是MASTER，或者是通过算法选举产生，MASTER实现针对虚拟路由器IP的各种网络功能，如ARP请求，ICMP，以及数据的转发等；其他设备不拥有该IP，状态是BACKUP，除了接收MASTER的VRRP状态通告信息外，不执行对外的网络功能。当主机失效时，BACKUP将接管原先MASTER的网络功能。
配置VRRP协议时需要配置每个路由器的虚拟路由器ID(VRID)和优先权值，使用VRID将路由器进行分组，具有相同VRID值的路由器为同一个组，VRID是一个0～255的正整数；同一组中的路由器通过使用优先权值来选举MASTER，优先权大者为MASTER，优先权也是一个0～255的正整数。
VRRP协议使用多播数据来传输VRRP数据，VRRP数据使用特殊的虚拟源MAC地址发送数据而不是自身网卡的MAC地址，VRRP运行时只有MASTER路由器定时发送VRRP通告信息，表示MASTER工作正常以及虚拟路由器IP(组)，BACKUP只接收VRRP数据，不发送数据，如果一定时间内没有接收到MASTER的通告信息，各BACKUP将宣告自己成为MASTER，发送通告信息，重新进行MASTER选举状态。
VRRP的工作过程为：
(1) 虚拟路由器中的路由器根据优先级选举出Master。Master 路由器通过发送免费ARP 报文，将自己的虚拟MAC 地址通知给与它连接的设备或者主机，从而承担报文转发任务；
(2) Master 路由器周期性发送VRRP 报文，以公布其配置信息（优先级等）和工作状况；
(3) 如果Master 路由器出现故障，虚拟路由器中的Backup 路由器将根据优先级重新选举新的Master；
(4) 虚拟路由器状态切换时，Master 路由器由一台设备切换为另外一台设备，新的Master 路由器只是简单地发送一个携带虚拟路由器的MAC 地址和虚拟IP地址信息的免费ARP 报文，这样就可以更新与它连接的主机或设备中的ARP 相关信息。网络中的主机感知不到Master 路由器已经切换为另外一台设备。
(5) Backup 路由器的优先级高于Master 路由器时，由Backup 路由器的工作方式（抢占方式和非抢占方式）决定是否重新选举Master。
二、keepalived简介
1、上面介绍了VRRP，而keepalived是什么呢，说白了keepalived就是实现VRRP协议的软件。它可以检测web服务器的工作状态，如果该服务器出现故障被检测到，将其剔除服务器群中，直至正常工作后，keepalive会自动检测到并加入到服务器群里面。实现主备服务器发生故障时ip瞬时无缝交接。它是LVS集群节点健康检测的一个用户空间守护进程，也是LVS的引导故障转移模块（director failover）。Keepalived守护进程可以检查LVS池的状态。如果LVS服务器池当中的某一个服务器宕机了。keepalived会通过一 个setsockopt呼叫通知内核将这个节点从LVS拓扑图中移除。
2、keepalived的架构：
keepalived也是模块化设计，不同模块复杂不同的功能，其组件包括：
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
由图可知，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，checker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checker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，并且会自动在ipvs内核添加相应的集群调度规则，所以说keepalived与lvs是天生搭配的。
三、keepalived的安装以及配置
在centos6.4以前的系统其安装程序在epel源，6.4以后已被收入base源，所以我们可以直接使用yum来进行安装。
查看keepalived的信息
安装完成后，其主要的配置文件
程序环境：
配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf
主程序：/usr/sbin/keepalived
其中keepalivd的配置文件是keepalived.conf，其可以分为三个部分：
全局配置(Global Configuration)
VRRP配置
LVS配置
1、全局定义(global definition)配置范例：
! Configuration File for keepalived #注释内容 global_defs { #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 { acassen@firewall.loc failover@firewall.loc sysadmin@firewall.loc } notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc #表示发送通知邮件时邮件源地址是谁 smtp_server 192.168.200.1 #表示发送email时使用的smtp服务器地址 smtp_connect_timeout 30 #连接smtp连接超时时间 router_id LVS_DEVEL #机器标识，相当于主机名 }
2、VRRP配置实例：
3、lvs配置实例说明：
其实配置就是这么简单，下面来实验来测试验证效果，在配置HA Cluster时需要注意的事项：
(1)各主机之间的时间必须一致
(2)确保集群服务不受iptables和selinux的影响
(3)各节点之间可通过
1、单实例（没用启用LVS）
(1)设置配置（master主机）：
(2)同时把该配置文件拷贝至BACKUP的主机上，但是要修改三个地方：router_id，state，priority
BACKUP主机的配置：
(3)启动主机服务，IP已经设置在MASTER上，同时查看日志信息，可以清晰的看到MASTER在不断发送免费arp报文
(4)停掉MATER主机keepalived服务，查看BACKUP主机，IP已经接管，说明keepalived已经正常工作了：
MATER：
(5)单实例的配置就是这么简单的实现了，当然也可以不同主配置的邮件通知功能，而是使用自定义的邮件通知的shell脚本
在instance中添加自定义的邮件通知的shell脚本路径实例：
双实例或多实例的配置过程大同小异，这里就不再进行演示
(6)我们知道lvs不支持都后端的调度主机进行状态检查，而keepalived弥补了这个缺陷，并且还支持传输层和应用层的检测：
(7)此外keepalived还支持调用外部分辅助脚本，完成资源监控，并根据监控的结果状态来实现优先动态调整；
用法：
vrrp_script：定义一个资源监控脚本； vrrp_script <STRING> { script "" interval INT weight -INT } track_script：调用定义的资源监控脚本； track_script { SCRIPT_NAME } 示例： ! Configuration File for keepalived global_defs { notification_email { root@localhost } notification_email_from keepalived@localhost smtp_server 127.0.0.1 smtp_connect_timeout 30 router_id node1 vrrp_mcast_group4 224.0.100.18 } vrrp_script chk_down { #如果/etc/keepalived/down文件存在，优先级-5 script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0" interval 1 weight -5 } vrrp_script chk_httpd {#如果httpd服务进程失效，优先级-5 script "killall -0 httpd && exit 0 || exit 1" interval 1 weight -5 } vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface eno16777736 virtual_router_id 57 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 98181111 } virtual_ipaddress { 172.16.100.71/32 dev eno16777736 } track_script { #调用脚本 chk_down chk_httpd } notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master" notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup" notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault" }
