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keepalived（一）

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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漂移到另一台服务器并对外提供服务。

2、对LVS应用服务器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将其又重新加入到集群中

健康检查和失败切换是keepalived的核心。所谓健康检查，就是采用TCP三次握手、icmp请求，http请求，udp echo请求等方式对负载均衡器后面的实际服务器进行一个存活状态确认；而失败切换主要是应用于配置了负载均衡器上，利用VRRP维持主备负载均衡器的心跳，当主负载均衡器出现问题的时候，由备负载均衡器承载对应的业务，从而在最大限度上减少流量损失，并提供服务的稳定性。

它可以单独使用，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应用服务器层的状态监控。

Z45PER.png

相关原理

keepalived的实现基于VRRP，而VRRP是为了解决静态路由的高可用。

Z45TxO.png

虚拟路由器由多个VRRP路由器组成，每个VRRP路由器都有各自的IP和共同的VRID，其中一个VRRP路由器通过竞选成为master，占有VIP，对外提供路由服务，其他成为backup，master以ip组播（组播地址为：224.0.0.18）形式发送VRRP协议，与backup保持心跳连接，若master不可用（或backup接收不到VRRP协议包），则backup通过竞选产生新的master并继续对外路由服务，从而实现高可用。

在网络层：通过ICMP协议向后端服务器集群中发送数据报文。
在传输层：利用TCP协议的端口连接和扫描技术检测后端服务器集群是否正常。
在应用层：自定义keepalived工作方式。

相关体系和组件

Z45xit.png

1、Scheduler I/OMultiplexer是一个I/O复用分发调度器，它负载安排keepalived所有内部的任务请求。

2、memory mngt：是一个内存管理机制，这个框架提供了访问内存的一些方法。

3、control plane是keepalived的控制面板，可以实现对配置文件编译和解析。

4、core components：

  • watchdog：是计算机可靠领域中极为简单又有效的监测工具，keepalived正是通过它监控checkers和VRRP进程的。
  • checkers：这是keepalived最基础的功能，也是最主要的，可以实现对服务器运行状态检测和故障隔离。
  • ipvs wrapper：这个是IPVS功能的一个实现，这个模块将设置好的ipvs规则发送给内核空间并且提供给IPVS模块，最终实现IPVS模块的负载功能。
  • VRRP stack：可以实现HA集群失败切换功能。负责负载均衡器之间的失败切换。
  • netlink reflector：用来实现高可用集群failover时虚拟ip的设置和切换。

keepalived运行时，会启动3个进程：

  • core：负责主进程的启动、维护和全局配置文件的加载
  • check：负载健康检查
  • vrrp：用来实现VRRP协议

配置文件说明

配置文件：
/etc/keepalived/keepalived.conf

包含三部分：

1、全局配置，配置邮件等；

2、VRRP的配置，配置VRRP实例；

3、LVS配置，配置LVS的应用服务器

若只是单独使用keepalived，通过IP漂移实现服务的高可用，则只需要配置前两部分就可以，若结合LVS使用，实现LVS负载均衡层的高可用、应用服务层的状态监控，则还需要配置第三部分。

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global_defs {
   notification_email {  #指定keepalived在发生切换时需要发送email到的对象，一行一个
		monitor@3evip.cn
   }
   notification_email_from monitor@3evip.cn #指定发件人
   smtp_server stmp.3evip.cn #指定smtp服务器地址
   smtp_connect_timeout 30 #指定smtp连接超时时间
   router_id LVS_DEVEL #运行keepalived机器的一个标识
}

vrrp_sync_group VG_1{ #监控多个网段的实例
	group {
		inside_network #实例名
		outside_network
	}
	notify_master /path/xx.sh #指定当切换到master时，执行的脚本
	netify_backup /path/xx.sh #指定当切换到backup时，执行的脚本
	notify_fault "path/xx.sh VG_1" #故障时执行的脚本
	notify /path/xx.sh 
	smtp_alert #使用global_defs中提供的邮件地址和smtp服务器发送邮件通知
}

vrrp_instance inside_network {
    state BACKUP #指定那个为master，那个为backup，如果设置了nopreempt这个值不起作用，主备考priority决定
    interface eth0 #设置实例绑定的网卡
    dont_track_primary #忽略vrrp的interface错误（默认不设置）
    track_interface{ #设置额外的监控，里面那个网卡出现问题都会切换
		eth0
		eth1
    }
    mcast_src_ip #发送多播包的地址，如果不设置默认使用绑定网卡的primary ip
    garp_master_delay #在切换到master状态后，延迟进行gratuitous ARP请求
    virtual_router_id 50 #VPID标记
    priority 99 #优先级，高优先级竞选为master
    advert_int 1 #检查间隔，默认1秒
    nopreempt #设置为不抢占 注：这个配置只能设置在backup主机上，而且这个主机优先级要比另外一台高
    preempt_delay #抢占延时，默认5分钟
    debug #debug级别
    authentication { #设置认证
        auth_type PASS #认证方式
        auth_pass 111111 #认证密码
    }
    virtual_ipaddress { #设置vip
        192.168.36.200
    }
}
virtual_server 192.168.36.99 80 {
    delay_loop 6 #健康检查时间间隔
    lb_algo rr  #lvs调度算法rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
    lb_kind DR  #负载均衡转发规则NAT|DR|RUN
    persistence_timeout 5 #会话保持时间
    protocol TCP #使用的协议
    persistence_granularity <NETMASK> #lvs会话保持粒度
    virtualhost <string> #检查的web服务器的虚拟主机（host：头）    
    sorry_server<IPADDR> <port> #备用机，所有realserver失效后启用
	real_server 192.168.200.5 23 {
            weight 1 #默认为1,0为失效
            inhibit_on_failure #在服务器健康检查失效时，将其设为0，而不是直接从ipvs中删除 
            notify_up <string> | <quoted-string> #在检测到server up后执行脚本
            notify_down <string> | <quoted-string> #在检测到server down后执行脚本
			TCP_CHECK {
				connect_timeout 3 #连接超时时间
				nb_get_retry 3 #重连次数
				delay_before_retry 3 #重连间隔时间
				connect_port 23  健康检查的端口的端口
				bindto <ip>   
			}
			HTTP_GET | SSL_GET{
				url{ #检查url，可以指定多个
						path /
						digest <string> #检查后的摘要信息
						status_code 200 #检查的返回状态码
				}
				connect_port <port> 
				bindto <IPADD>
				connect_timeout 5
				nb_get_retry 3
				delay_before_retry 2
			}

			SMTP_CHECK{
					host{
						connect_ip <IP ADDRESS>
						connect_port <port> #默认检查25端口
						bindto <IP ADDRESS>
					}
					connect_timeout 5
					retry 3
					delay_before_retry 2
					helo_name <string> | <quoted-string> #smtp helo请求命令参数，可选
			}
			MISC_CHECK{
					misc_path <string> | <quoted-string> #外部脚本路径
					misc_timeout #脚本执行超时时间
					misc_dynamic #如设置该项，则退出状态码会用来动态调整服务器的权重，返回0 正常，不修改；返回1，检查失败，权重改为0；返回2-255，正常，权重设置为：返回状态码-2
			}
    }
}
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