Keepalived 介绍 原理

Posted 2020-10-19 乌托邦眺望

keepalived是什么:

这里先和前面的LVS 联系一下，我们平时使用一台机器运行 LVS 进行数据的转发，这里会有两个问题
1.如果这台LVS 故障了怎么办？整个集群系统都会停止工作
2.LVS后端一般有多台 real  server ，如果其中的一台（多台）real server 故障了 怎么办？

keepalived  就可以解决上面两个问题，对应功能1 和 功能2

 

功能1.使用VRRP协议 来控制一组高可用（HA） 主备系统，一台master工作，一台slave热备；master失效后slave立即接替工作
功能2.监控 工作集群中的主机  ，如果有一台服务器死机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的web服务器从系统中剔除
         当服务器工作正常后Keepalived自动将web服务器加入到服务器群中，这里使用的还是 LVS的 ipvsadm

         keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件，其功能类似于heartbeat，用来防止单点故障。
     但是它一般不会单独出现，而是与其它负载均衡技术（如lvs、haproxy、nginx）一起工作来达到集群的高可用。

      1. Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会有2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。Keepalived是VRRP的完美实现.

   2.Keepalived 检测web服务器的状态，如果有一台web服务器死机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的web服务器从系统中剔除，当web服务器工作正常后Keepalived自动将web服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的web服务器。

 

keepalived工作原理:

（功能1）keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。

        虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup。master上面有一个对外提供服务的vip（该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip）。
        master会发组播，当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。
       MASTER实现针对虚拟路由器IP的各种网络功能，如ARP请求，ICMP，以及数据的转发等；其他设备不拥有该IP，状态是BACKUP，除了接收MASTER的VRRP状态通告信息外，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
       配置VRRP协议时需要配置每个路由器的虚拟路由器ID(VRID)和优先权值，使用VRID将路由器进行分组，
具有相同VRID值的路由器为同一个组，VRID是一个0～255的正整数；
       同一组中的路由器通过使用优先权值来选举MASTER，优先权大者为MASTER，优先权也是一个0～255的正整数（255最大）。

 MASTER选举：
如果对外的虚拟路由器IP就是路由器本身配置的IP地址的话，该路由器始终都是MASTER；
否则如果不具备虚拟IP的话，将进行MASTER选举，各路由器都宣告自己是MASTER，发送VRRP通告信息；
如果收到其他机器的发来的通告信息的优先级比自己高，将转回BACKUP状态；
如果优先级相等的话，将比较路由器的实际IP，IP值较大的优先权高；
不过如果对外的虚拟路由器IP就是路由器本身的IP的话，该路由器始终将是MASTER，这时的优先级值为255。

 

keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。
core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。
check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。
vrrp模块是来实现VRRP协议的。

 

 

 （功能2）其工作在OSI七层协议的Layer3,4,7层。工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层。
原理分别如下：
Layer3网络层：
        Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除，这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机。
        Layer3的方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。

Layer4传输层：
        Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。

Layer7应用层：
        Layer7就是工作在具体的应用层了，比Layer3,Layer4要复杂一点，在网络上占用的带宽也要大一些。Keepalived将根据用户的设定检查服务器程序的运行是否正常，如果与用户的设定不相符，则Keepalived将把服务器从服务器群中剔除。

 

 

 

多种使用场景：
1.高可用HA  主备

  两台完全一样的服务器，一主一备，运行同样服务（apache、nginx），实现高可用

2.LVS Director server 服务的高可用HA 主备
   两台完全一样的LVS Director server服务器，一主一备，运行同样服务，实现高可用

3.前端跑主备  同时监控后端 real server 集群机器状态
   问：如何监控后端real server 集群状态？
   答：增加一个虚拟server IP，这个虚拟IP 对应后端多台 real server ip地址，监控状态的同时可以指定负载算法
   使用的还是 LVS的 ipvsadm