keepalived学习笔记

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Keepalived是一个用于实现虚拟路由冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，VRRP）的开源软件。它旨在提供高可用性和故障恢复能力，用于确保在主服务器发生故障时自动将流量切换到备份服务器。

“高可用”（High Availability，HA）是指系统或服务能够在面对硬件故障、软件故障、网络故障或其他不可预见的事件时，仍能够持续提供正常的运行和可用性。在一个高可用系统中，故障的部分可以被无缝地替代，用户不会感知到服务中断或降级。

Keepalived通过创建一个冗余的虚拟IP（Virtual IP，VIP）地址，使多个服务器共享同一个VIP地址。这些服务器中的一个被配置为主服务器（Master），负责接收和处理所有流量，而其他服务器则处于备份状态（Backup）。主服务器负责将流量传递给后端的真实服务器（Real Servers），备份服务器监控主服务器的状态，并在主服务器发生故障时接管流量。

Keepalived使用VRRP协议来协调主备服务器之间的状态。VRRP是一种网络协议，定义了主服务器的选举和状态转换过程，以及客户端请求的转发。主服务器通过周期性的VRRP广播来宣告自己的存在和状态，并通过VRRP消息协议与备份服务器进行通信，以确保一致性和可靠性。

VRRP（Virtual Route Redundancy Protocol）协议，翻译过来为虚拟路由冗余协议。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，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，MASTER实现针对虚拟路由器IP的各种网络功能。其他设备不拥有该虚拟IP，状态为BACKUP，除了接收MASTER的VRRP状态通告信息以外，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。Master路由和Backup路由之间会有一个心跳检测，Master会定时告知Backup自己的状态，如果在指定的时间内，Backup没有接收到这个通知内容，Backup就会替代Master成为新的Master（如果有多个BACKUP，那么会选举其中一个优先级高的作为MASTER）。Master路由有一个特权就是虚拟路由和后端服务器都是通过Master进行数据传递交互的，而备份节点则会直接丢弃这些请求和数据，不做处理，只是去监听Master的状态。

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如上图Keepalived实现Nginx负载均衡的原理就是在两个Nginx节点中引入虚拟IP的概念（每台Nginx都安装Keepalived并都配置同一个虚拟IP），其中一台Nginx宕机，那么虚拟Ip将会飘移到另一台Nginx上去，而客户端就是通过这个虚拟IP来访问Nginx的。

一、安装

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#安装编译依赖
yum -y install gcc curl openssl-devel libnl3-devel net-snmp-devel
#下载keepalived源码包
wget https://keepalived.org/software/keepalived-2.0.20.tar.gz
#解压源码包
tar -zxvf keepalived-2.0.20.tar.gz
#进入源码包解压目录
cd keepalived-2.0.20
#生成Makefile文件
./configure --prefix=/opt/keepalived
#可以通过指定--sysconf来指定配置文件的安装路径，如：./configure --prefix=/opt/keepalived --sysconf=/etc
#编译并安装
make && make install

二、配置

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#编辑keepalived配置文件
vim /opt/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf

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global_defs {
   #运行keepalived服务器的一个标识(每个服务的不一样)，可以用作发送邮件的主题信息
   router_id keepalived1
}

vrrp_instance VI_1 {
	#初始化当前节点的默认主备类型，有两个值可选MASTER主 BACKUP备(可以都设置为BACKUP，让keepalived自己根据priority值大小自己选举MASTER)
    state MASTER
    #vrrp实例绑定的网卡接口名称（可以通过ifconfig命令查看），用于发送VRRP
    interface ens33
    #指定VRRP实例ID(相同虚拟ip的多个服务该值要相同)，范围是0-255
    virtual_router_id 51
    #指定优先级，优先级高的将成为MASTER（注意：BACKUP节点的优先级应该要比MASTER的小）
    priority 100
    #指定发送VRRP通告的间隔，单位是秒
    advert_int 1
    authentication {
    	#指定认证方式。PASS简单密码认证(推荐)
        auth_type PASS
        #指定认证使用的密码，最多8位
        auth_pass 1111
    }
    #虚拟IP地址设置虚拟IP地址（需要和以上interface网卡接口的真实ip在同一网段），供用户访问使用，可设置多个，一行一个
    virtual_ipaddress {
        192.168.60.222
    }
}

以上配置中没有特别需求的话，最简单就是修改router_id、vrrp_strict、state、interface、priority、virtual_ipaddress三处地方即可。

服务器2配置

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global_defs {
   router_id keepalived2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.60.222
    }
}

keepalived 备节点配置和主节点差不多，只需要修改router_id、state、priority 即可。

三、使用

1. 启动

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#启动运行keepalived（通过-f指定配置文件，如果不指定则默认使用的配置文件路径为：/etc/keepalived/keepalived.conf）
/opt/keepalived/sbin/keepalived -f /opt/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf

#防火墙配置
firewall-cmd --permanent --add-protocol=vrrp
firewall-cmd --reload

2. 测试

测试效果如下：

通过查看MASTER节点服务器的所有ip时，能够发现在MASTER节点的网卡接口ens33中多出了192.168.60.222这个虚拟ip地址。

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$ ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:34:1d:18 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.60.101/24 brd 192.168.60.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.60.222/32 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe34:1d18/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

而通过查看BACKUP节点服务器的所有ip时，不会出现虚拟ip地址。

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$ ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:be:9b:55 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.60.102/24 brd 192.168.60.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:febe:9b55/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

3. 关闭

验证情景： MASTER 节点宕机或者出现故障时，原本的 MASTER 节点会自动失去虚拟ip，而在 BACKUP 节点上将自动获得虚拟 IP（发生了 IP 飘移）。

操作方式：在原本的MASTER节点中关闭 keepalived，然后查看 MASTER 和 BACKUP 节点的虚拟 IP 情况。

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#关闭
ps -ef | grep keepalived
kill -9 进程号

#使用killall来杀掉进程会更方便
yum install psmisc -y
killall keepalived

4. 脚本

keepalived的作用其实也就是给多个服务器中加入唯一的虚拟IP，但关注到具体业务的话，还存在许多问题，比如做Nginx高可用的情况下，假设有两个Nginx节点，其中一台Nginx出现故障不可用，而其所在的服务器还在正常运行，所以其对应的keepalived程序也正常运行，很显然这是不会发生了IP飘移的。而我们的目的是Nginx出现故障不可用时其对应的keepalived也应该要跟着关掉，这样虚拟ip才会飘移到BACKUP节点。

keepalived允许我们通过编写脚本对业务进程进行检测监控。

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vim /opt/keepalived/etc/keepalived/ck_nginx.sh

内容如下：

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#!/bin/bash
num=`ps -C nginx --no-header | wc -l`
if [ $num -eq 0 ];then
	#注意nginx的安装路径
    /usr/local/nginx/sbin/nginx
    sleep 2
    if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ]; then
    	#需要安装psmisc：yum install psmisc -y
    	killall keepalived
    fi
fi
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#为脚本文件设置执行权限
chmod 755 /opt/keepalived/etc/keepalived/ck_nginx.sh

将脚本添加到keepalived配置文件中

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vim /opt/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf
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#加入以下vrrp_script
vrrp_script ck_nginx {
	#执行脚本的位置
    script "/etc/keepalived/ck_nginx.sh"
    #执行脚本的周期，秒为单位
    interval 2
    #权重的计算方式
    weight -20
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    ...
    ...
    virtual_ipaddress {
    	192.168.200.111
    }
    #加入以下track_script
    track_script {
    	ck_nginx
    }
}

6. 日志

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tail -f /var/log/messages


----------- 本文结束 -----------




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