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前言
Keepalived 是由 VRRP 實現的，因此博主在介紹 Keepalived 之前，首先，瞭解一下 VRRP 的原理，所以，本篇博客的第一部分將介紹：VRRP 的原理及其架構淺解析；第二部分主要介紹 Keepalived 的內部架構及其實現原理。
Keepalived 內部架構及其實現原理解析
一、VRRP 緣起
在現實的網絡環境中(比如Internet)，兩臺需要通信的主機(end-host)大多數情況下並沒有直接的物理連接。對於這樣的情況，它們之間的路由怎麼選擇？主機如何選定到達目的主機的下一跳路由，這是個問題。通常的解決辦法有兩種：
1、在主機上使用動態路由協議（比如：RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、EIGRP、BGP等）；
2、在主機上配置靜態路由很
很明顯，在主機上配置動態路由協議是非常不切實際的，因爲管理維護成本以及是否支持等諸多問題。那麼配置靜路由就變得十分的流行，實際上，配置靜態路由的這種方式我們至今一直在用。但是路由器（或者說默認網，Default Gateway）卻經常成爲單點，就算配置了多個靜志路由，卻因爲必須重啓網絡才能生效而變得不實用。
二、關於 VRRP
VRRP 協議（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗餘協議）的目的：爲了解決靜路單點故障的問題。
VRRP 通過一種競選協議來動態的將路由任務交給 LAN 中虛擬路由器中的某臺 VRRP 路由器。
兩個關鍵的名詞：VRRP 路由器和 VRRP 虛擬路由器。
VRRP 路由器：VRRP 路由器就是一臺路由器，只不過上面運行了 VRRPD 這樣的程序來實現 VRRP 協議，VRRP 路由器是現實的物理的路由器，一臺 VRRP 路由器可以位於多個虛擬路由器。
VRRP 虛擬路由器：所謂虛擬，就是說並不是實際存在的，而是一個邏輯的路由器並不是物理的路由器。虛擬路由器通常由多臺VRRP 路由器通過某種方式組成，就好比這些物理的路由器都丟到一個池(pool)裏面去，整個pool對外看起來就象是一臺路由器，但其內部有多臺物理路由器。虛擬路由器的標識稱爲 VRID。
三、VRRP Master-Backup
在一個 VRRP 虛擬路由器中，有多臺物理的 VRRP 路由器，但是幾臺物理的機器並不同時工作，而是由一臺稱爲 Master 的路由器負責路由工作，其他的都是 Backup，Master 並非一成不變，VRRP 協議會讓所有 VRRP 路由器參與競選，最終獲勝的就是 Master，Master有一些特權，比如擁有虛擬路由器的IP地址，我們的主機就是用這個IP地址作爲靜態路由的，擁有特權的 Master 路由器將負責轉發發送給網關地址的包和響應 ARP（根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議，Address Resolution Protocol）請求。
四、VRRP 工作機制
VRRP 通過競選協議來實現虛擬路由器的功能，所有的協議報文都是通過IP多播(multicast)包（多播地址224.0.0.18）形式發送的。主要由虛擬路由器由 VRID（範圍0-255）和一組IP地址組成，對外表現爲一個衆所周知的 MAC 地址（00-00-5E-00-01-{VRID}）。所以，在一個虛擬路由器中，不管誰是 Master，對外都是相同的 MAC 和 IP（稱之爲VIP）。客戶端主機並不需要因爲Master 的改變而修改自己的路由配置，對客戶端來說，像這種主從的切換是透明的。
在一個虛擬路由器中，只有作爲 Master 的 VRRP 路由器會一直髮送 VRRP 廣播的包(VRRP Advertisement message)，Backup 不會搶佔 Master，除非 Backup 的優先級(priority)設值更高，當 Master 不可用時（Backup收不到廣播的包），多臺 Backup 中優先級最高的這臺路由器會搶佔爲 Master，這種搶佔是非常快速的(<1秒)，以保證服務的連續性。出於安全性考慮，VRRP 廣播包使用了加密協議進行加密。
五、關於 Keepalived
Keepalived 是集羣管理中保證集羣高可用的一個服務軟件，用來防止單點故障。Keepalived 的作用是檢測 web 服務器的狀態，如果有一臺 web 服務器死機，或工作出現故障，Keepalived 將檢測到，並將有故障的 web 服務器從系統中剔除，當 web 服務器工作正常後 Keepalived 自動將 web 服務器加入到服務器羣中，這些工作全部自動完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修復因爲故障導致服務器宕機的 web 服務器。
Keepalived 是以 VRRP 協議（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗餘協議）爲實現基礎的。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，（原理同上）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（Virtual IP Address，虛擬IP地址），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 充當 Master。這樣的話就可以保證路由器的高可用了。
六、Keepalived的三個核心模塊
Keepalived 是一個高度模塊化的設計的軟件，Keepalived 三個核心模塊分別爲core、check和VRRP（當然還有：libipfwc、libipvs-2.4、libipvs-2.6）
- core 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 Keepalived的Healthchecker，負責健康檢查，包括常見的各種檢查方式，以及對應的配置的解析，其中包括了LVS的配置解析；
- VRRP Keepalived中實現VRRP協議的；
七、Keepalived 多進程模式
Keepalived 採用了多進程的設計模式，每個進程負責不同的功能。
八、Keepalived 控制單元
在 Keepalived 中，所謂的控制單元，就是對配置文件的編譯和解析，Keepalived 的配置文件解析和其它不同的是，它並不是一次解析所有的配置，而是用到某個模塊的時候才解析相應的配置，每個模塊中的 xxx_parser.c 就是負責解析配置文件的。
九、Keepalived 對 IPVS 的封裝
Keepalived 裏面所有對 LVS（Linux Virtual Server，Linux 虛擬服務器）的相關操作並不是直接使用 ipvsadm 這樣的客戶端程序，而是直接使用 IPVS 提供的函數進行操作，而這些操作都存在與 check/ipwrapper.c 中。
下一篇文章：《 Nginx+Keepalived搭建高可用Web服務器詳細教程 》
參考文檔：
Keepalived 官網：【https://www.keepalived.org/】
好了，關於 VRRP協議的工作機制介紹，Keepalived內部架構及其實現原理解析 就寫到這兒了，如果還有什麼疑問或遇到什麼問題歡迎掃碼提問，也可以給我留言哦，我會一一詳細的解答的。
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