keepalived的原理和基本实现

birk

一、keepalived的基本原理介绍
　　keepalived最初设计的目的是为了实现lvs前端director的高可用，非常轻量级。主要的实现的vrrp协议。
　　VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器出现故障时，由另一台路由器来代替出现故障的路由器进行工作，从而保持网络通信的连续性和可靠性。
VRRP具有如下优点：

• 　　简化网络管理：在具有多播或广播能力的局域网（如以太网）中，借助VRRP 能在某台设备出现故障时仍然提供高可靠的缺省链路，有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题，而无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息，也无需修改主机的默认网关配置。
  
• 　　适应性强：VRRP 报文封装在 IP 报文中，支持各种上层协议。
  
• 　　网络开销小：VRRP 只定义了一种报文——VRRP 通告报文，并且只有处于Master 状态的路由器可以发送 VRRP 报文。
  

keepalived的软件架构如下：（图片来源于keepalived官网）

　　

组件简单介绍：
　　IPVS: 为lvs生成ipvs规则的组件,是内核级别的。
　　NETLINK:Netlink是套接字家族中的一员，主要用内核与用户空间的进程间、用户进程间的通讯。然而它并不像网络套接字可以用于主机间通讯，Netlink只能用于同一主机上进程通讯，并通过PID来标识它们。Netlink被设计为在Linux内核与用户空间进程传送各种网络信息。网络工具iproute2利用 Netlink从用户空间与内核进行通讯。Netlink由一个在用户空间的标准的Socket接口和内核模块提供的内核API组成。Netlink的设计比ioctl更加灵活，Netlink使用了AF_NETLINK Socket 家族。（摘自维基百科）
　　IPVS wrapper:借助于Checkers实现后端lvs主机的健康状态检测。
　　VRRP Stack: 实现VRRP协议，实现虚拟IP地址的转移。
　　更多详细的介绍，参考官网地址：http://www.keepalived.org/documentation.html
二、keepalived的安装配置
　　在CentOS6.4以后，keepalived直接收录到内置的rpm仓库中，可以直接安装使用。
yum install keepalived -y　　keepalived配置文件：
/etc/keepalived/keepalived.conf1、简单的实现vrrp协议的配置
配置模式（主从模式）：
主节点（Master）：172.16.10.9
从节点（Backup）：172.16.10.77
虚拟地址：172.16.10.68　　配置过程：
### 172.16.10.9：/etc/keepalived/keepalived.conf，实例内容：
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 10
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass MasBac
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.68
    }
}
### 172.16.10.77：/etc/keepalived/keepalived.conf，实例内容：
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 10
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass MasBac
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.68
    }
}　　配置完成后，先启动172.16.10.77的keepalived服务，查看日志信息：

　　此时，启动Master端172.16.10.9的keepalived服务：
　　
配置模式（双主模式）：
节点地址：172.16.10.9，172.16.10.77
虚拟地址：172.16.10.68 172.16.10.69
说明：这里的双主模型的实现实际上是配置了2组vrrp的示例。
如下关系：
示例1：
    主节点：172.16.10.9
    从节点：172.16.10.77
示例2：
    主节点：172.16.10.77
    从节点：172.16.10.9　　配置信息：
## 172.16.10.9的vrrp实例信息：
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 10
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass MasBac
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.68
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 15
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass DouMas
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.69
    }
}
## 172.16.10.77的vrrp实例信息：
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 10
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass MasBac
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.68
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 15
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass DouMas
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.69
    }
}　　重新启动keepalived服务：

　　此时，如果 172.16.10.77 出现故障,172.16.10.9会拥有2个虚拟ip地址，实现真正的冗余

2、配置keepalived为实现lvs高可用
环境说明：
keepalived采用双主模型：节点是172.16.10.9 172.16.10.77
后端的realserver：172.16.10.122 172.16.10.133　　配置说明：
## 配置后端节点：172.16.10.122 172.16.10.133
## ifconfig eth0 172.16.10.122/16 up
## ifconfig eth0 172.16.10.122/16 up  # 这个也可以写到配置文件
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
ifconfig lo:0 172.16.10.68 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.10.68
route add -host 172.16.10.68  dev lo:0
ifconfig lo:1 172.16.10.69 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.10.69
route add -host 172.16.10.69  dev lo:1　　配置keepalived：
### 172.16.10.9:/etc/keepalived/keepalived.conf的配置：
global_defs {
   notification_email {
     root@example.com
   }
   notification_email_from keepalived@example.com
   smtp_server 172.16.10.9
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 10
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass MasBac
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.68   
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 15
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass DouMas
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.69
    }
}
virtual_server 172.16.10.68 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    sorry_server 172.16.10.77 80
    real_server 172.16.10.122 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
    url {
path /
status_code 200
    }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }   
    }
    real_server 172.16.10.133 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }   
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }   
    }
}

virtual_server 172.16.10.69 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    #persistence_timeout 50
    protocol TCP
    sorry_server 172.16.10.77 80
    real_server 172.16.10.122 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.16.10.133 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}
### 172.16.10.77:/etc/keepalived/keepalived.conf的配置：
! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
     root@example.com
   }
   notification_email_from keepalived@example.com
   smtp_server 172.16.10.9
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 10
    priority 98
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass MasBac
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.68
    }
}
vrrp_instance VI_2 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 15
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass DouMas
    }
    virtual_ipaddress {
        172.16.10.69
    }
}
virtual_server 172.16.10.68 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    sorry_server 172.16.10.77 80
    real_server 172.16.10.122 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.16.10.133 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}
virtual_server 172.16.10.69 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP
    sorry_server 172.16.10.77 80
    real_server 172.16.10.122 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 172.16.10.133 80 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url {
                path /
                status_code 200
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}补充 对于后端健康状态的检测，还有：
TCP_CHECK {
     connect_port 80
     connect_timeout 3
}　　测试：
　　测试前，重启keepalived服务。

　　当后端realserver都出现故障时：

　　配置完成。