Keepalived原理及配置

轉自:http://outofmemory.cn/wiki/keepalived-configuration

先轉再看,有機會自己搭建下。

keepalived是什麼?

keepalived是集羣管理中保證集羣高可用的一個服務軟件,其功能類似於heartbeat,用來防止單點故障。


keepalived工作原理?
keepalived是以VRRP協議爲實現基礎的,VRRP全稱Virtual Router Redundancy Protocol,即虛擬路由冗餘協議。
虛擬路由冗餘協議,可以認爲是實現路由器高可用的協議,即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組,這個組裏面有一個master和多個backup,master上面有一個對外提供服務的vip(該路由器所在局域網內其他機器的默認路由爲該vip),master會發組播,當backup收不到vrrp包時就認爲master宕掉了,這時就需要根據VRRP的優先級來選舉一個backup當master。這樣的話就可以保證路由器的高可用了。
keepalived主要有三個模塊,分別是core、check和vrrp。core模塊爲keepalived的核心,負責主進程的啓動、維護以及全局配置文件的加載和解析。check負責健康檢查,包括常見的各種檢查方式。vrrp模塊是來實現VRRP協議的。
keepalived的配置文件
keepalived只有一個配置文件keepalived.conf,裏面主要包括以下幾個配置區域,分別是global_defs、static_ipaddress、static_routes、vrrp_script、vrrp_instance和virtual_server。
global_defs區域
主要是配置故障發生時的通知對象以及機器標識
global_defs {
    notification_email {
        [email protected]
        [email protected]
        ...
    }
    notification_email_from [email protected]
    smtp_server smtp.abc.com
    smtp_connect_timeout 30
    enable_traps
    router_id host163
}
notification_email 故障發生時給誰發郵件通知。
notification_email_from 通知郵件從哪個地址發出。
smpt_server 通知郵件的smtp地址。
smtp_connect_timeout 連接smtp服務器的超時時間。
enable_traps 開啓SNMP陷阱(Simple Network Management Protocol)。
router_id 標識本節點的字條串,通常爲hostname,但不一定非得是hostname。故障發生時,郵件通知會用到。
static_ipaddress和static_routes區域
static_ipaddress和static_routes區域配置的是是本節點的IP和路由信息。如果你的機器上已經配置了IP和路由,那麼這兩個區域可以不用配置。其實,一般情況下你的機器都會有IP地址和路由信息的,因此沒必要再在這兩個區域配置。
static_ipaddress {
    10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
    ...
}
static_routes {
    10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0
    ...
}
以上分別表示啓動/關閉keepalived時在本機執行的如下命令:
# /sbin/ip addr add 10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
# /sbin/ip route add 10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0
# /sbin/ip addr del 10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
# /sbin/ip route del 10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0
注意: 請忽略這兩個區域,因爲我堅信你的機器肯定已經配置了IP和路由。
vrrp_script區域
用來做健康檢查的,當時檢查失敗時會將vrrp_instance的priority減少相應的值。
vrrp_script chk_http_port {
    script "</dev/tcp/127.0.0.1/80"
    interval 1
    weight -10
}
以上意思是如果script中的指令執行失敗,那麼相應的vrrp_instance的優先級會減少10個點。
vrrp_instance和vrrp_sync_group區域
vrrp_instance用來定義對外提供服務的VIP區域及其相關屬性。
vrrp_rsync_group用來定義vrrp_intance組,使得這個組內成員動作一致。舉個例子來說明一下其功能:
兩個vrrp_instance同屬於一個vrrp_rsync_group,那麼其中一個vrrp_instance發生故障切換時,另一個vrrp_instance也會跟着切換(即使這個instance沒有發生故障)。
vrrp_sync_group VG_1 {
    group {
        inside_network   # name of vrrp_instance (below)
        outside_network  # One for each moveable IP.
        ...
    }
    notify_master /path/to_master.sh
    notify_backup /path/to_backup.sh
    notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
    notify /path/notify.sh
    smtp_alert
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    use_vmac <VMAC_INTERFACE>
    dont_track_primary
    track_interface {
        eth0
        eth1
    }
    mcast_src_ip <IPADDR>
    lvs_sync_daemon_interface eth1
    garp_master_delay 10
    virtual_router_id 1
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 12345678
    }
    virtual_ipaddress {
        10.210.214.253/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
        192.168.1.11/24 brd 192.168.1.255 dev eth1
    }
    virtual_routes {
        172.16.0.0/12 via 10.210.214.1
        192.168.1.0/24 via 192.168.1.1 dev eth1
        default via 202.102.152.1
    }
    track_script {
        chk_http_port
    }
    nopreempt
    preempt_delay 300
    debug
    notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify <STRING>|<QUOTED-STRING>
    smtp_alert
}
notify 表示任何一狀態切換時都會調用該腳本,並且該腳本在以上三個腳本執行完成之後進行調用,keepalived會自動傳遞三個參數($1 = "GROUP"|"INSTANCE",$2 = name of group or instance,$3 = target state of transition(MASTER/BACKUP/FAULT))。
smtp_alert 表示是否開啓郵件通知(用全局區域的郵件設置來發通知)。
state 可以是MASTER或BACKUP,不過當其他節點keepalived啓動時會將priority比較大的節點選舉爲MASTER,因此該項其實沒有實質用途。
interface 節點固有IP(非VIP)的網卡,用來發VRRP包。
use_vmac 是否使用VRRP的虛擬MAC地址。
dont_track_primary 忽略VRRP網卡錯誤。(默認未設置)
track_interface 監控以下網卡,如果任何一個不通就會切換到FALT狀態。(可選項)
mcast_src_ip 修改vrrp組播包的源地址,默認源地址爲master的IP。(由於是組播,因此即使修改了源地址,該master還是能收到迴應的)
lvs_sync_daemon_interface 綁定lvs syncd的網卡。
garp_master_delay 當切爲主狀態後多久更新ARP緩存,默認5秒。
virtual_router_id 取值在0-255之間,用來區分多個instance的VRRP組播。
注意: 同一網段中virtual_router_id的值不能重複,否則會出錯,相關錯誤信息如下。  
Keepalived_vrrp[27120]: ip address associated with VRID not present in received packet :
one or more VIP associated with VRID mismatch actual MASTER advert
bogus VRRP packet received on eth1 !!!
receive an invalid ip number count associated with VRID!
VRRP_Instance(xxx) ignoring received advertisment...
可以用這條命令來查看該網絡中所存在的vrid:tcpdump -nn -i any net 224.0.0.0/8
priority 用來選舉master的,要成爲master,那麼這個選項的值最好高於其他機器50個點,該項取值範圍是1-255(在此範圍之外會被識別成默認值100)。
advert_int 發VRRP包的時間間隔,即多久進行一次master選舉(可以認爲是健康查檢時間間隔)。
authentication 認證區域,認證類型有PASS和HA(IPSEC),推薦使用PASS(密碼只識別前8位)。
virtual_ipaddress vip,不解釋了。
virtual_routes 虛擬路由,當IP漂過來之後需要添加的路由信息。
virtual_ipaddress_excluded 發送的VRRP包裏不包含的IP地址,爲減少迴應VRRP包的個數。在網卡上綁定的IP地址比較多的時候用。
nopreempt 允許一個priority比較低的節點作爲master,即使有priority更高的節點啓動。
首先nopreemt必須在state爲BACKUP的節點上才生效(因爲是BACKUP節點決定是否來成爲MASTER的),其次要實現類似於關閉auto failback的功能需要將所有節點的state都設置爲BACKUP,或者將master節點的priority設置的比BACKUP低。我個人推薦使用將所有節點的state都設置成BACKUP並且都加上nopreempt選項,這樣就完成了關於autofailback功能,當想手動將某節點切換爲MASTER時只需去掉該節點的nopreempt選項並且將priority改的比其他節點大,然後重新加載配置文件即可(等MASTER切過來之後再將配置文件改回去再reload一下)。
當使用track_script時可以不用加nopreempt,只需要加上preempt_delay 5,這裏的間隔時間要大於vrrp_script中定義的時長。
preempt_delay master啓動多久之後進行接管資源(VIP/Route信息等),並提是沒有nopreempt選項。
virtual_server_group和virtual_server區域
virtual_server_group一般在超大型的LVS中用到,一般LVS用不過這東西,因此不多說。
virtual_server IP Port {
    delay_loop <INT>
    lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
    lb_kind NAT|DR|TUN
    persistence_timeout <INT>
    persistence_granularity <NETMASK>
    protocol TCP
    ha_suspend
    virtualhost <STRING>
    alpha
    omega
    quorum <INT>
    hysteresis <INT>
    quorum_up <STRING>|<QUOTED-STRING>
    quorum_down <STRING>|<QUOTED-STRING>
    sorry_server <IPADDR> <PORT>
    real_server <IPADDR> <PORT> {
        weight <INT>
        inhibit_on_failure
        notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING>
        notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING>
        # HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK
        HTTP_GET|SSL_GET {
            url {
                path <STRING>
                # Digest computed with genhash
                digest <STRING>
                status_code <INT>
            }
            connect_port <PORT>
            connect_timeout <INT>
            nb_get_retry <INT>
            delay_before_retry <INT>
        }
    }
}
delay_loop 延遲輪詢時間(單位秒)。
lb_algo 後端調試算法(load balancing algorithm)。
lb_kind LVS調度類型NAT/DR/TUN。
virtualhost 用來給HTTP_GET和SSL_GET配置請求header的。
sorry_server 當所有real server宕掉時,sorry server頂替。
real_server 真正提供服務的服務器。
weight 權重。
notify_up/down 當real server宕掉或啓動時執行的腳本。
健康檢查的方式,N多種方式。
path 請求real serserver上的路徑。
digest/status_code 分別表示用genhash算出的結果和http狀態碼。
connect_port 健康檢查,如果端口通則認爲服務器正常。
connect_timeout,nb_get_retry,delay_before_retry分別表示超時時長、重試次數,下次重試的時間延遲。
其他選項暫時不作說明。
keepalived主從切換
主從切換比較讓人蛋疼,需要將backup配置文件的priority選項的值調整的比master高50個點,然後reload配置文件就可以切換了。當時你也可以將master的keepalived停止,這樣也可以進行主從切換。
keepalived僅做HA時的配置
請看該文檔同級目錄下的配置文件示例。
說明:
10.210.214.113 爲keepalived的備機,其配置文件爲113.keepalived.conf
10.210.214.163 爲keepalived的主機,其配置文件爲163.keepalived.conf
10.210.214.253 爲Virtual IP,即提供服務的內網IP地址,在網卡eth0上面
192.168.1.11 爲模擬的提供服務的公網IP地址,在網卡eth1上面
用tcpdump命令來捕獲的結果如下:
17:20:07.919419 IP 10.210.214.163 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 1, prio 200, authtype simple, intvl 1s, length 20
LVS+Keepalived配置
注Keepalived與LVS結合使用時一般還會用到一個工具ipvsadm,用來查看相關VS相關狀態,關於ipvsadm的用法可以參考man手冊。
10.67.15.95爲keepalived master,VIP爲10.67.15.94,配置文件爲95-lvs-keepalived.conf
10.67.15.96爲keepalived master,VIP爲10.67.15.94,配置文件爲96-lvs-keepalived.conf
10.67.15.195爲real server  
注意:
當使用LVS+DR+Keepalived配置時,需要在real server上添加一條iptables規則(其中dport根據情況添加或缺省):
# iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp -d 10.67.15.94 --dport 80 -j REDIRECT
當使用LVS+NAT+Keepalived配置時,需要將real server的默認路由配置成Director的VIP10.67.15.94,必須確保client的請求是通過10.67.15.94到達real server的。
安裝keepalived
從keepalived官網下載合適的版本,解壓並執行如下命令完成安裝。
# cd keepalived-xxx
# ./configure --bindir=/usr/bin --sbindir=/usr/sbin --sysconfdir=/etc --mandir=/usr/share
# make && make install
你也可以打成RPM包,然後安裝。
說明
我們用到的HA場景如下: 兩臺主機host113和host163,內網IP在eth1網卡上,分別是10.210.214.113和10.210.214.163,VIP爲公網IP在eth0上,IP地址是202.102.152.253,網關爲202.102.152.1。當VIP在host113上提供服務時,host113上的默認路由爲202.102.152.1,提供服務的端口爲202.102.152.253:443。host113發生故障需要將VIP及服務切回到host163上的時候,需要以下幾步,第一將VIP接管過來,第二添加默認路由202.102.152.1,第三啓動在端口202.102.152.253:443上的服務。
如此一來,keepalived需要另外的腳本來完成添加默認路由和啓動服務工作,這點和heartbeat中的resources是相同的。目前我進行了測試,發現keepalived速度要比heartbeat快,也就是說效率比heartbeat高。並且,最重要的一點,keepalived支持多個backup。
不要問我爲何有以上需求。要爲兩個不同的域名提供https服務,由於SSL證書問題,必須有兩個公網IP地址分別綁定443端口。
當然,通過SNI也可以實現一個公網IP綁定443端口來爲多個域名提供https服務,但是這需要瀏覽器支持(M$的IE瀏覽器不支持)。(nginx/apache)
吐槽
keepalived的主從切換比較讓人蛋疼,需要修改配置文件或停止一方的運行。但是由於keepalived是通過vrrp協議來實現failover(故障轉移)的,因此也決定了手動主從切換的不便。
keepalived的文檔也很舊了,一直都找不到合適的文檔,之前我就一直忽略了vrrp_script這個區域,導致很多事情想不通。

notify_master/backup/fault 分別表示切換爲主/備/出錯時所執行的腳本。


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