Keepalived 工作原理及簡要安裝
來自： http://my.oschina.net/luciamoore/blog/607034
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高性能集群軟件-Keepalived
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keepalived 介紹
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keepalived 是 Linux下一個輕量級的高可用解決方案
keepalived 主要通過虛擬路由冗余（VRRP）來實現高可用功能
優點：部署及使用簡單，只需一個配置文件即可完成
功能：1. 服務器狀態檢測和故障隔離功能
2. HA（High Available） cluster
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keepalived 發展
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keepalived起初是為LVS（Linux Virtual System）設計，專門監控集群系統中各個服務節點的狀態
根據TCP/IP參考模型 第三、第四、第五層交換機制檢測每個服務節點的狀態（詳細見本頁keepalived工作原理）
e.g: keepalived檢測WEB服務器的狀態；
如果一臺WEB服務器死機/工作出現古裝，keepalived檢測到此狀況后會將故障服務器從系統中剔除；
直至該服務器工作正常后keepalived自動將該服務器加入到服務器群中；
以上工作keepalived自動完成，無需人工干涉，人工干預僅是修復出現故障的服務節點；
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keepalived 后續加入了VRRP功能
VRRP（Virtaul Router Redunadancy Protocol，虛擬路由器冗余協議）
目的：解決靜態路由出現的單點故障問題，實現網絡不間斷穩定運行
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VRRP 協議與工作原理
? 引入VRRP概念
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*說明*：圖片來源百度百科；左側圖片為局域網組網；右側圖片為VRRP組網
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局域網組網 e.g:
網絡內的所有主機會設置一條默認網關（10.100.10.1），當主機發出的目的地址不在本網段（10.100.10.0/24）的報文；
通過默認網關發往路由器A，從而實現主機與外部網絡的通信
該組網缺點：當路由器A壞掉時，本網段內通過以RA為默認網關下一跳的主機將斷掉與外界的通信，產生單點故障
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VRRP組網 e.g:
RA：Master 活動路由器 10.100.10.2
RB：Backup 備份路由器 10.100.10.3
VRIP : 虛擬路由器IP 10.100.10.1
VRRP將局域網中的一組路由器【 RA和RB】組成一個虛擬路由器------>>>備份組
虛擬路由器擁有自己的IP地址 10.100.10.1
局域網內的主機僅知道虛擬路由器IP地址為10.100.10.1，不知道具體的Master與Backup路由器IP
局域網內的主機將默認網關下一跳的地址設置為該虛擬路由器IP地址，通過該地址與其他網絡進行通信
該組網優點：當備份組內的Master路由器DOWN掉，會進行選舉策略選出一個新的Master路由器，繼續往網絡內的主機提供路由服務
從而實現網絡內的主機不間斷地與外部網絡進行通信
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? VRRP 協議
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VRRP：解決局域網中配置靜態網關出現單點失效的路由協議
設計目標：網絡發生故障時透明地進行設備切換而不影響主機間的數據通信
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? VRRP 工作原理
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VRRP協議將兩臺或多臺路由器設備虛擬成一個虛擬路由器，對外提供虛擬路由器IP(一個或多個)；
而在路由器組內部，如果實際擁有這個對外IP的路由器如果工作正常的話就是MASTER， 或者是通過算法選舉產生；
MASTER實現針對虛擬路由器IP的各種網絡功能，如ARP請求，ICMP，以及數據的轉發等；
其他設備不擁有該IP，狀態是BACKUP，除了接收MASTER的VRRP狀態通告信息外，不執行對外的網絡功能。
當主機失效時，BACKUP將接管原先MASTER的網絡功能。
? 如何判定多個路由器在同一組虛擬路由器中？
VRID：每個虛擬路由器都有一個唯一標識（VRID是一個0～255的正整數）
配置VRRP協議時需要配置每個路由器的虛擬路由器ID(VRID)和優先權值，
使用VRID將路由器進行分組，具有相同VRID值的路由器為同一個組
? BACKUP 為什么沒有發生搶占？
VRRP通告:它使用IP多播數據包進行封裝，組地址為224.0.0.18，發布范圍只限于同一局域網內
在一個虛擬路由器中，只有處于MASTER角色的路由器會一直發送VRRP通告信息；
處于BACKUP狀態的路由器只接收MASTER發過來的報文信息，用來監控MASTER運行狀態， 除非它的優先級比MASTER更高
? 什么時候發生選舉？
當MASTER不可用時，BACKUP無法收到MASTER發過來的報文信息；
認定MASTER出現故障，然后多臺BACKUP就開始進行選舉；
? Master選舉
虛擬路由器IP=路由器本身配置IP
該路由器始終將是MASTER；IP地址所有者自動具有最高優先級：255
優先級選舉主控路由器（優先級范圍是0—255）
優先級0一般用在IP地址所有者主動放棄主控者角色時使用。可配置的優先級范圍為1—254
優先級相等，則比較路由器的實際IP，IP值較大的優先權高
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? VRRP 應用實例
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+-----------+ +-----------+ | Rtr1 | | Rtr2 | |(MR VRID=1)| |(BR VRID=1)| |(BR VRID=2)| |(MR VRID=2)| VRID=1 +-----------+ +-----------+ VRID=2 IP A ---------->* *<---------- IP B | | | | ------------------+------------+-----+--------+--------+--------+-- ^ ^ ^ ^ | | | | (IP A) (IP A) (IP B) (IP B) | | | | +--+--+ +--+--+ +--+--+ +--+--+ | H1 | | H2 | | H3 | | H4 | +-----+ +-----+ +--+--+ +--+--+ Legend: ---+---+---+-- = Ethernet, Token Ring, or FDDI H = Host computer MR = Master Router BR = Backup Router * = IP Address (IP) = default router for hosts
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+ VRID 1 | Rtr1（Master） | Rtr2（Backup） + 正常情況下 H1與H2走R1;反之 走R2
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+ VRID 2 | Rtr1（Backup） | Rtr2 （Master） + 正常情況下 H3與H4走R2;反之 走R1
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Keepalived 工作原理
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根據TCP/IP參考模型各層所能實現的功能，Keepalived運行機制如下：
網絡層
協議： IP（Internet Protocol網際協議）
ARP（Address Resolution Protoco 地址轉換協議）
RARP（Reverse Address Resolution Protocol 反向地址轉換協議 ）
ICMP（Internet Control Message Protocol 網絡控制報文協議）
常用：通過ICMP協議向服務器集群中的每個節點發送一個ICMP的數據包（類似ping實現）
如果某個節點沒有返回響應數據包，那么認為此節點發生了故障
keepalived將報告該節點失效，并從服務器集群中剔除故障節點
傳輸層
協議： TCP （傳輸控制協議）（三次握手、安全可靠）
UDP （用戶數據協議）
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TCP提供可靠的數據傳輸服務、IP地址和端口，代表TCP的一個連接端
獲取TCP服務，需要在發送機的一個端口上和接收機上一個端口上建立連接
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常用：利用TCP協議的端口連接和掃描技術來判斷集群節點是否正常
e.g: SSH服務默認22端口，WEB服務器80端口····Keepalived在傳輸層探測某端口沒有響應數據
判定端口異常，強制將此端口對應的節點從服務器及群組中移除
應用層
協議：FTP、TELNET、SMTP、DNS ····
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用戶可以通過自定義Keepalived的工作方式
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e.g：用戶編輯程序運行Keepalived，而Keepalived 根據用戶設定檢測各種程序或服務是否允許正常
? keepalived 結構體系
圖片來源：http://www.keepalived.org/documentation.html
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keepalived 安裝
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實驗需求：
安裝keepalived（僅安裝）
實驗實現：
服務器：CentOS 6.5-minimal
軟 件：Keepalived ( V_1.2.19 )
安裝過程：
>>>下載安裝包并解壓，查看相關參數
[root@lucia tmp]# wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.19.tar.gz # 下載Keepalived安裝包
[root@lucia tmp]# tar -zxf keepalived-1.2.19.tar.gz #解壓安裝包
[root@lucia tmp]# cd keepalived-1.2.19
[root@lucia keepalived-1.2.19]# ./configure --help #查看confiure編譯參數
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# 指定安裝在/etc/ {--sysconfdir=/etc}
# 指定使用內核源碼中的頭文件 {--with-kernel-dir}
# 注：使用LVS時，需要用到"--with-kernel-dir"
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>>>編譯安裝
[root@lucia keepalived-1.2.19]# [ -z /usr/src/kernels/ ] && yum -y install kernel-headers kernel-devel || echo "The kernel file already exists" The kernel file already exists #=========================== # 判斷kernels目錄是否存在文件 #=========================== [root@lucia keepalived-1.2.19]# ./configure --sysconfdir=/etc/ --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-573.12.1.el6.x86_64 #============================================================================ # ./configure 對即將安裝的軟件進行配置，檢查當前的環境是否滿足要安裝軟件的依賴關系 #============================================================================ configure: error: in `/tmp/keepalived-1.2.19': configure: error: no acceptable C compiler found in $PATH See `config.log' for more details #============================================================================ # 報錯：gcc編譯器沒有安裝 # [root@lucia keepalived-1.2.19]# yum -y install gcc #============================================================================= 繼續返回上一步預安裝./configure [root@lucia keepalived-1.2.19]# ./configure --sysconfdir=/etc/ --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-573.12.1.el6.x86_64 configure: error: !!! OpenSSL is not properly installed on your system. !!! !!! Can not include OpenSSL headers files. !!! #========================================================================= # 報錯：OpenSSL 沒有安裝 # [root@lucia keepalived-1.2.19]# yum -y install openssl* #========================================================================= ./configure 成功后，顯示是Keepalived 輸出的加載模塊信息 Keepalived configuration ------------------------ Keepalived version : 1.2.19 Compiler : gcc Compiler flags : -g -O2 Extra Lib : -lssl -lcrypto -lcrypt Use IPVS Framework : Yes IPVS sync daemon support : Yes IPVS use libnl : No fwmark socket support : Yes Use VRRP Framework : Yes Use VRRP VMAC : Yes SNMP support : No SHA1 support : No Use Debug flags : No [root@lucia keepalived-1.2.19]# make && make install #編譯&&安裝 [root@lucia keepalived-1.2.19]# ln -s /usr/local/sbin/keepalived /sbin/ #軟鏈接到系統使用的管理程序目錄中 [root@lucia keepalived-1.2.19]# chkconfig --add keepalived #添加到系統服務 [root@lucia keepalived-1.2.19]# chkconfig --level 35 keepalived on #添加到開機啟動
? Keepalived 配置詳解
[root@lucia keepalived-1.2.19]# cd /etc/keepalived/ [root@lucia keepalived-1.2.19]# ls keepalived.conf samples # ================================================================ # Keepalived 配置文件路徑為/etc/keepalived/keepalived.conf # samples 目錄下存放著keepalived配置的示例 # ================================================================
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# keepalived.conf 配置
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# 1、Keepalived 配置文件以block形式組織，每個塊內容都包含在{}
# 2、“#” “!” 開頭行為注釋
# 3、keepalived 配置為三類：
# 全局配置:對整個keepalived都生效的配置
# VRRPD 配置:核心配置，主要實現keepalived高可用功能
# LVS配置
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! Configuration File for keepalived
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# 全局配置
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global_defs { # global_defs 全局配置標識
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notification_email { # notification_email用于設置報警郵件地址
acassen@firewall.loc # 可以設置多個，每行一個
failover@firewall.loc # 設置郵件報警，需開啟本機Sendmail 服務
sysadmin@firewall.loc # yum -y install mailx sendmail
} ----------------------------------------------
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc # 設置郵件發送地址
smtp_server 192.168.200.1 # 設置郵件的smtp server地址
smtp_connect_timeout 30 # 設置連接smtp sever超時時間
router_id LVS_DEVEL # 表示運行keepalived服務器標識，發郵件時顯示在郵件主題中的信息
}
######################
# VRRPD配置
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vrrp_instance VI_1 { # VRRPD 配置標識 VI_1是實例名稱
state MASTER # 指定Keepalvied角色 MASTER表示此主機為主服務器 BACKUP則是表示為備用服務器
interface eth0 # 指定 HA 監測網絡的接口
virtual_router_id 51 # 虛擬路由標識，標識為數字，同一個VRRP實例使用唯一的標識，即可表示在同一個vrrp_instance下 MASTER_ID = BACKUP_ID
priority 100 # 定義節點優先級，數字越大表示節點的優先級越高，同一個VRRP_instance下，MASTE_PRIORITY > BACKUP_PRIORITY
advert_int 1 # 設定MASTER與BACKUP主機質檢同步檢查的時間間隔，單位為秒
authentication { # 設定節點間通信驗證類型和密碼，驗證類型主要有PASS和AH兩種
auth_type PASS # 同一個vrrp_instance，MASTER驗證密碼和BACKUP保持一致
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress { # 設置虛擬IP地址 (VIP),又叫做漂移IP地址
192.168.200.16
192.168.200.17
192.168.200.18
}
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# 問：為什么叫漂移IP地址？
# 答：當Keepalived切換到MASTER狀態時，IP地址會自動添加到系統中
# 當Keepalvied切換到BACKUP狀態時，IP地址將自動從系統中刪除
#
# keepalived通過“ip address add”命令的形式將VIP添加到系統
# 通過“ip add”查看系統中添加的VIP地址
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}
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# LVS配置
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virtual_server 192.168.200.100 443 { # virtual_server LVS配置標識
# 格式：virtual_server VIP port [IP 和 port 之間空格隔開]
delay_loop 6 # 設置健康檢查時間間隔，單位為秒
lb_algo rr # 設置負載調度算法，可用的調度算法有：rr、wlc、lc、lblc、sh、dh等
lb_kind NAT # 設置LVS實現負載均衡的機制，有NAT、TUN和DR三種模式可選
nat_mask 255.255.255.0 # NAT子網掩碼
persistence_timeout 50 # 會話保持時間
protocol TCP # 指定轉發協議類型
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# persistence_timeout 會話保持時間對動態網頁非常有用，為集群系統中的seesion共享提供了一個很好的解決方案
# 用戶的請求會一直分發到某個服務節點，直至超過這個會話的保持時間（指最大無響應超時時間）
# =[用戶操作動態頁面如果在50s沒有執行任何操作則被分發到另外的節點]
#----------------------------------------------------------------------------------------------------
real_server 192.168.201.100 443 { # 設置real server段開始的標識 [ IP為真實IP地址]
# 格式：real_server realIP port [IP 和 port 之間空格隔開]
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weight 1 # 用于配置real server節點的權值，權值大小用數字表示，數字越大，權值越高
# 設置權值大小可以為不同性能的服務器分配不同的負載
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SSL_GET { # 健康檢查 SSL_GET
url { # 指定SSL檢查的URL信息，可以指定多個
path /index.html # 后跟詳細的URL路徑
digest ff20ad2481f97b1754ef3e12ecd3a9cc # SSL檢查后的摘要信息，可以通過genhash命令工具獲取
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# [root@lucia keepalived]# genhash -s 192.168.201.100 -p 80 -u /index.html
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}
url {
path /mrtg/
digest 9b3a0c85a887a256d6939da88aabd8cd
}
connect_timeout 3 # 表示無響應超時時間，單位為秒
nb_get_retry 3 # 表示重試次數
delay_before_retry 3 # 表示充實間隔
}
}
}
virtual_server 10.10.10.2 1358 {
delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind NAT
persistence_timeout 50
protocol TCP
sorry_server 192.168.200.200 1358 # 備份節點，在所有real serer失效后，啟用備份節點
}
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VRRP原理參考文檔如下：
http://bbs.nanjimao.com/thread-790-1-1.html （此篇寫的很好）
http://blog.chinaunix.net/uid-26575352-id-3529109.html
keepalived.conf 參考書籍 《高性能Linux服務器構建實戰》
本人高度近視，文檔手打會出現個別字符錯誤，請指出
關于VRRP原理 部分為自己理解所拼湊，邏輯出現問題請指出
Lucia 2016/01
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