keepalived

keepalived

一、keepalived简介

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集群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 RedundancyProtocol(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官网 http://www.keepalived.org

二、工作原理

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节点自己还活看,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。
那么,什么是VRRP呢?
VRRP ,全 称 Virtual Router Redundancy Protocol ,中文名为虚拟路由冗余协议 ,VRRP的出现就是为了解决静态踣甶的单点故障问题,VRRP是通过一种竞选机制来将路由的任务交给某台VRRP路由器的。
Keepalived高可用对之间是通过VRRP通信的,因此,我们从 VRRP开始了解起:
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是通过一种竟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开源。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。

Keepalived服务的工作原理:

  Keepalived高可用对之间是通过VRRP进行通信的,VRRP是遑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。
  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。

三、基于lvs+dr模型使用keepalived实现web的高可用(单主)

简易架构图如下:

lvs-dr

1、配置准备

  • 各节点时间必须同步 ntp, chrony
  • 确保iptables及selinux不会成为阻碍
  • 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
  • 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)
  • 准备6台虚拟机,1台client,1台router,2台lvs,2台rs

2、配置rs

两台RS服务器运行如下脚本实现

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#!/bin/bash
vip=10.0.0.100
mask='255.255.255.255'
dev=lo:1
rpm -q httpd &> /dev/null || yum -y install httpd &>/dev/null
service httpd start &> /dev/null && echo "The httpd Server is Ready!"
echo "<h1>`hostname`</h1>" > /var/www/html/index.html

case $1 in
start)
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
ifconfig $dev $vip netmask $mask #broadcast $vip up
#route add -host $vip dev $dev
echo "The RS Server is Ready!"
;;
stop)
ifconfig $dev down
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "The RS Server is Canceled!"
;;
*)
echo "Usage: $(basename $0) start|stop"
exit 1
;;
esac

# 添加默认路由
route add default gw 192.168.31.6

配置lvs

1) lvs1

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# 安装keepalived
yum install keepalived -y

# 修改配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from root@localhost
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id lvs1
}

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth1
virtual_router_id 50
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass magedu
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.100/24
}
}

virtual_server 10.0.0.100 80 {
delay_loop 6
lb_algo wrr
lb_kind DR
protocol TCP

real_server 192.168.31.27 80 {
weight 2
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.31.37 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}

# 启动keepalived
systemctl start keepalived

# 添加网关
route add default gw 192.168.31.6

2) lvs2

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# 安装keepalived
yum install keepalived -y

# 修改配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from root@localhost
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id lvs2
}

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens34
virtual_router_id 50
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass magedu
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.100/24
}
}

virtual_server 10.0.0.100 80 {
delay_loop 6
lb_algo wrr
lb_kind DR
protocol TCP

real_server 192.168.31.27 80 {
weight 2
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.31.37 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}

# 启动keepalived
systemctl start keepalived

# 添加网关
route add default gw 192.168.31.6

3) 配置router

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# 修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
sysctl -p

ip addr add 10.0.0.100/24 dev eth1

4) 客户端添加默认网关

1
route add default gw 172.18.201.200

5) 客户端测试

1
for i in {1..100};do curl 10.0.0.100;sleep 1;done

keepaived可以使用脚本进行资源监控

keepalived调用外部的辅助脚本进行资源监控,并根据监控的结果状态能实现优先动态调整
vrrp_script:自定义资源监控脚本,vrrp实例根据脚本返回值,公共定义,可被多个实例调用,定义在vrrp实例之外
track_script:调用vrrp_script定义的脚本去监控资源,定义在实例之内,调用事先定义的vrrp_script

示例如下:

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# 定义脚本
vim /app/check.sh
[ -f /etc/keepalived/down ] && exit 1 || exit 0

## 配置文件中声明再调用
vrrp_script chk_down {
script "/app/check.sh"
interval 1
weight -20
}

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth1
virtual_router_id 10
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass magedu
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.100/24
}

track_script {
chk_down
}
}
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