三.keepalived介绍及⼯作原理
⼀、keepalived的介绍
Keepalived软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，⽤来管理并监控LVS集系统中各个服务节点的状态，后来⼜加⼊了可以实现⾼可⽤的VRRP功能。因此，Keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的⾼可⽤解决⽅案软件。
Keepalived软件主要是通过VRRP协议实现⾼可⽤功能的。VRRP是Virtual Router Redundancy Protocol（虚拟路由器冗余协议）的缩
写，VRRP出现的⽬的就是为了解决静态路由单点故障问题的，它能够保证当个别节点宕机时，整个⽹络可以不间断地运⾏。所
以，Keepalived⼀⽅⾯具有配置管理LVS的功能，同时还具有对LVS下⾯节点进⾏健康检查的功能，另⼀⽅⾯也可实现系统⽹络服务的⾼可⽤功能。
keepalived：
vrrp协议：Virtual Router Redundancy Protocol
术语：
虚拟路由器：Virtual Router
虚拟路由器标识：VRID(0-255)，唯⼀标识虚拟路由器
物理路由器：
master：主设备
backup：备⽤设备
priority：优先级
VIP：Virtual IP
VMAC：Virutal MAC (00-00-5e-00-01-VRID)
通告：⼼跳，优先级等；周期性
⼯作⽅式：抢占式，⾮抢占式
安全⼯作：
认证：
⽆认证
简单字符认证：预共享密钥
MD5
⼯作模式：
主/备：单虚拟路径器
主/主：主/备（虚拟路径器1），备/主（虚拟路径器2）
⼆、Keepalived服务的重要功能
1、管理LVS负载均衡软件
早期的LVS软件，需要通过命令⾏或脚本实现管理，并且没有针对LVS节点的健康检查功能。为了解决LVS的这些使⽤不便的问
题，Keepalived就诞⽣了，可以说，Keepalived软件起初是专为解决LVS的问题⽽诞⽣的。因此，Keepalived和LVS的感情很深，它们的关系如同夫妻⼀样，可以紧密地结合，愉快地⼯作。Keepalived可以通过读取⾃⾝的配置⽂件，实现通过更底层的接⼝直接管理LVS的配置以及控制服务的启动、停⽌等功能，这使得LVS的应⽤更加简单⽅便了。
2、实现对LVS集节点健康检查功能（healthcheck）
Keepalived可以通过在⾃⾝的f⽂件⾥配置LVS的节点IP和相关参数实现对LVS的直接管理；除此之外，当LVS集中的某⼀个甚⾄是⼏个节点服务器同时发⽣故障⽆法提供服务时，Keepalived服务会⾃动将失效的节点服务器从LVS的正常转发队列中清除出去，并将请求调度到别的正常节点服务器上，从⽽保证最终⽤户的访问不受影响；当故障的节点服务器被修复以后，Keepalived服务⼜会⾃动地把它们加⼊到正常转发队列中，对客户提供服务。
3、作为系统⽹络服务的⾼可⽤功能（failover）
Keepalived可以实现任意两台主机之间，例如Master和Backup主机之间的故障转移和⾃动切换，这个主机可以是普通的不能停机的业务服务器，也可以是LVS负载均衡、Nginx反向代理这样的服务器。
Keepalived⾼可⽤功能实现的简单原理为，两台主机同时安装好Keepalived软件并启动服务，开始正常
⼯作时，由⾓⾊为Master的主机获得所有资源并对⽤户提供服务，⾓⾊为Backup的主机作为Master主机的热备；当⾓⾊为Master的主机失效或出现故障时，⾓⾊为Backup的主机将⾃动接管Master主机的所有⼯作，包括接管VIP资源及相应资源服务；⽽当⾓⾊为Master的主机故障修复后，⼜会⾃动接管回它原来处理的⼯作，⾓⾊为Backup的主机则同时释放Master主机失效时它接管的⼯作，此时，两台主机将恢复到最初启动时各⾃的原始⾓⾊及⼯作状态。
三、Keepalived⾼可⽤故障切换转移原理
Keepalived⾼可⽤服务对之间的故障切换转移，是通过VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）来实现的。在Keepalived服务正常⼯作时，主Master节点会不断地向备节点发送（多播的⽅式）⼼跳消息，⽤以告诉备Backup节点⾃⼰还活着，当主Master节点发⽣故障时，就⽆法发送⼼跳消息，备节点也就因此⽆法继续检测到来⾃主Master节点的⼼跳了，于是调⽤⾃⾝的接管程序，接
管主Master节点的IP资源及服务。⽽当主Master节点恢复时，备Backup节点⼜会释放主节点故障时⾃⾝接管的IP资源及服务，恢复到原来的备⽤⾓⾊。
四、keepalived的⼯作原理
1、Keepalived⾼可⽤对之间是通过VRRP通信的
1）VRRP，全称Virtual Router Redundancy Protocol，中⽂名为虚拟路由冗余协议，VRRP的出现是为了解决静态路由的单点故障。
2）VRRP是通过⼀种竞选协议机制来将路由任务交给某台VRRP路由器的。
3）VRRP⽤IP多播的⽅式（默认多播地址（224.0.0.18））实现⾼可⽤对之间通信。
4）⼯作时主节点发包，备节点接包，当备节点接收不到主节点发的数据包的时候，就启动接管程序接管主节点的资源。备节点可以有多个，通过优先级竞选，但⼀般Keepalived系统运维⼯作中都是⼀对。
5）VRRP使⽤了加密协议加密数据，但Keepalived官⽅⽬前还是推荐⽤明⽂的⽅式配置认证类型和密码。
2、Keepalived服务的⼯作原理
1）Keepalived⾼可⽤对之间是通过VRRP进⾏通信的，VRRP是通过竞选机制来确定主备的，主的优先级⾼于备，因此，⼯作时主会优先获得所有的资源，备节点处于等待状态，当主挂了的时候，备节点就会接管主节点的资源，然后顶替主节点对外提供服务。
2）在Keepalived服务对之间，只有作为主的服务器会⼀直发送VRRP⼴播包，告诉备它还活着，此时备
不会抢占主，当主不可⽤时，即备监听不到主发送的⼴播包时，就会启动相关服务接管资源，保证业务的连续性。接管速度最快可以⼩于1秒。
keepalived:
vrrp协议的软件实现，原⽣设计⽬的为了⾼可⽤ipvs服务
功能：
1、vrrp协议完成地址流动
2、为vip地址所在的节点⽣成ipvs规则(在配置⽂件中预先定义)
3、为ipvs集的各RS做健康状态检测
4、基于脚本调⽤接⼝通过执⾏脚本完成脚本中定义的功能，进⽽影响集事务，以此⽀持nginx、haproxy等服务
五、keepalived配置⽂件说明
1、HA Cluster 配置准备：
(1) 各节点时间必须同步:ntp, chrony
(2) 确保iptables及selinux不会成为阻碍
(3) 各节点之间可通过主机名互相通信（对KA并⾮必须）：建议使⽤/etc/hosts⽂件实现
(4) 各节点之间的root⽤户可以基于密钥认证的ssh服务完成互相通信（对KA并⾮必须）
2、keepalived的安装包及程序环境
keepalived.x86_64 0:1.3.5-16.el7
程序环境：
主配置⽂件：/etc/f
主程序⽂件：/usr/sbin/keepalived
Unit File：/usr/lib/systemd/system/keepalived.service
Unit File的环境配置⽂件：/etc/sysconfig/keepalived
3、配置⽂件组成：
TOP HIERACHY
GLOBAL CONFIGURATION
Global definitions
Static routes/addresses
VRRPD CONFIGURATION
VRRP synchronization group(s)：vrrp同步组
VRRP instance(s)：即⼀个vrrp虚拟路由器
LVS CONFIGURATION
Virtual server group(s)
Virtual server(s)：ipvs集的vs和rs
4、配置语法
vrrp_instance <STRING> {
....
}
#专⽤参数：
#state MASTER|BACKUP：当前节点在此虚拟路由器上的初始状态；只能有⼀个是MASTER，余下的都应该为BACKUP #interface IFACE_NAME：绑定为当前虚拟路由器使⽤的物理接⼝
#virtual_router_id VRID：当前虚拟路由器惟⼀标识，范围是0-255
#priority 100：当前物理节点在此虚拟路由器中的优先级；范围1-254
#advert_int 1：vrrp通告的时间间隔，默认1s
authentication { #认证机制
auth_type AH|PASS
auth_pass <PASSWORD> 仅前8位有效
}
virtual_ipaddress { #虚拟IP
<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>
192.168.200.17/24 dev eth1
192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
}
track_interface { #配置监控⽹络接⼝，⼀旦出现故障，则转为FAULT状态实现地址转移
eth0
eth1
…
}
#nopreempt：定义⼯作模式为⾮抢占模式
#preempt_delay 300：抢占式模式，节点上线后触发新选举操作的延迟时长，默认模式
#定义通知脚本：
#notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING>：
#当前节点成为主节点时触发的脚本
#notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING>：
#当前节点转为备节点时触发的脚本
#notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING>：
#当前节点转为“失败”状态时触发的脚本
#notify <STRING>|<QUOTED-STRING>：
#通⽤格式的通知触发机制，⼀个脚本可完成以上三种状态的转换时的通知
5、单主配置⽰例
5.1MASTER端配置
! 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 #主机名，在另⼀结点为node2
vrrp_mcast_group4 224.0.100.100
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER #在另⼀个结点上为BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 6 #多个节点必须相同
priority 100 #在另⼀个结点上为90
advert_int 1 #通告间隔1s
authentication {
auth_type PASS #预共享密钥认证
auth_pass 571f97b2
}
virtual_ipaddress {
172.18.100.66/16 dev eth0 label eth0:0
}
track_interface {
eth0
}
}
5.2BACKUP端配置
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
}
notification_email_from keepalived@localhost
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id node2 #主机名，在另⼀结点为node1
vrrp_mcast_group4 224.0.100.100
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP#在另⼀个结点上为MASTER
interface eth0
virtual_router_id 6 #多个节点必须相同
priority 90 #在另⼀个结点上为100
advert_int 1 #通告间隔1s
authentication {
auth_type PASS #预共享密钥认证
auth_pass 571f97b2
}
virtual_ipaddress {
172.18.100.66/16 dev eth0 label eth0:0
}
track_interface {
eth0
}
}
6、脚本调⽤
在vrrp_instance VI_1 语句块最后⾯加下⾯⾏
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
master与backup配置⼀样
! 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 node2 #主机名，在另⼀结点为node1
vrrp_mcast_group4 224.0.100.100
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP#在另⼀个结点上为MASTER
interface eth0
virtual_router_id 6 #多个节点必须相同
priority 90 #在另⼀个结点上为100
advert_int 1 #通告间隔1s
authentication {
auth_type PASS #预共享密钥认证
auth_pass 571f97b2
}
virtual_ipaddress {
172.18.100.66/16 dev eth0 label eth0:0
}
track_interface {
eth0
}
notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}
通知脚本
#!/bin/bash
#
react router 原理
contact='root@localhost'
notify() {
mailsubject="$(hostname) to be $1, vip floating"
mailbody="$(date +'%F %T'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1" echo"$mailbody" | mail -s "$mailsubject" $contact
}
case $1in
master)
notify master
;;
backup)
notify backup
;;
fault)
notify fault
;;
*)
echo"Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}"  exit 1
;;
esac
7、邮件设置
配置发送邮件的邮箱设置：
vim ~/.mailrc 或 /
set from=29308620@qq
set smtp=smtp.qq
set smtp-auth-user=29308620@qq
set smtp-auth-password=lzhdjmtznbftbiai
set smtp-auth=login
set ssl-verify=ignore
测试：echo test mail | mail –s test 29308620@qq 8、双主模型⽰例
node1
! 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 224.0.100.100
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 6
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 571f97b2
}
virtual_ipaddress {
172.16.0.10/16 dev eth0
}
}
vrrp_instance VI_2 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 8
priority 98
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 578f07b2
}
virtual_ipaddress {
172.16.0.11/16 dev eth0
}
}
node2
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from keepalived@localhost