1. Keepalived介紹
Keepalived是一個基於VRRP協議來實現的服務高可用方案，可以利用其來避免IP單點故障，類似的工具還有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不會單獨出現，而是與其它負載均衡技術（如lvs、haproxy、nginx）一起工作來達到集群的高可用。
1.1 VRRP協議
VRRP全稱 Virtual Router Redundancy Protocol，即 虛擬路由冗余協議。可以認為它是實現路由器高可用的容錯協議，即將N台提供相同功能的路由器組成一個路由器組(Router Group)，這個組里面有一個master和多個backup，但在外界看來就像一台一樣，構成虛擬路由器，擁有一個虛擬IP（vip，也就是路由器所在局域網內其他機器的默認路由），占有這個IP的master實際負責ARP相應和轉發IP數據包，組中的其它路由器作為備份的角色處於待命狀態。master會發組播消息，當backup在超時時間內收不到vrrp包時就認為master宕掉了，這時就需要根據VRRP的優先級來選舉一個backup當master，保證路由器的高可用。
在VRRP協議實現里，虛擬路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作為虛擬MAC地址，XX就是唯一的 VRID （Virtual Router IDentifier），這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播IP地址 224.0.0.18 來定時發送通告消息。每個Router都有一個 1-255 之間的優先級別，級別最高的（highest priority）將成為主控（master）路由器。通過降低master的優先權可以讓處於backup狀態的路由器搶占（pro-empt）主路由器的狀態，兩個backup優先級相同的IP地址較大者為master，接管虛擬IP。
與heartbeat/corosync等比較
直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm ：
Heartbeat、Corosync、Keepalived這三個集群組件我們到底選哪個好，首先我想說明的是，Heartbeat、Corosync是屬於同一類型，Keepalived與Heartbeat、Corosync，根本不是同一類型的。Keepalived使用的vrrp協議方式，虛擬路由冗余協議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP)；Heartbeat或Corosync是基於主機或網絡服務的高可用方式；簡單的說就是，Keepalived的目的是模擬路由器的高可用，Heartbeat或Corosync的目的是實現Service的高可用。
所以一般Keepalived是實現前端高可用，常用的前端高可用的組合有，就是我們常見的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是實現服務的高可用，常見的組合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 實現Web服務器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 實現MySQL服務器的高可用。總結一下，Keepalived中實現輕量級的高可用，一般用於前端高可用，且不需要共享存儲，一般常用於兩個節點的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用於服務的高可用，且需要共享存儲，一般用於多節點的高可用。這個問題我們說明白了。
又有博友會問了，那heartbaet與corosync我們又應該選擇哪個好啊，我想說我們一般用corosync，因為corosync的運行機制更優於heartbeat，就連從heartbeat分離出來的pacemaker都說在以后的開發當中更傾向於corosync，所以現在corosync+pacemaker是最佳組合。
1.2 Keepalived + nginx
keepalived可以認為是VRRP協議在Linux上的實現，主要有三個模塊，分別是core、check和vrrp。core模塊為keepalived的核心，負責主進程的啟動、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。本文基於如下的拓撲圖：
+-------------+
| uplink |
+-------------+
|
+
MASTER keep|alived BACKUP
172.29.88.224 172.29.88.222 172.29.88.225
+-------------+ +-------------+ +-------------+
| nginx01 |----| virtualIP |----| nginx02 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
|
+------------------+------------------+
| | |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
| web01 | | web02 | | web03 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+ |
2. keepalived實現nginx高可用
2.1安裝文件准備
| 序號 |
名稱 |
說明 |
| 1 |
e2fsprogs-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm |
|
| 2 |
e2fsprogs-libs-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm |
|
| 3 |
kernel-headers-2.6.32-642.13.1.el6.x86_64.rpm |
|
| 4 |
keyutils-libs-1.4-5.el6.x86_64.rpm |
|
| 5 |
keyutils-libs-devel-1.4-5.el6.x86_64.rpm |
|
| 6 |
krb5-devel-1.10.3-57.el6.x86_64.rpm |
|
| 7 |
krb5-libs-1.10.3-57.el6.x86_64.rpm |
|
| 8 |
libcom_err-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm |
|
| 9 |
libcom_err-devel-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm |
|
| 10 |
libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm |
|
| 11 |
libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm |
|
| 12 |
libnl-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm |
|
| 13 |
libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm |
|
| 14 |
libselinux-2.0.94-7.el6.x86_64.rpm |
|
| 15 |
libselinux-devel-2.0.94-7.el6.x86_64.rpm |
|
| 16 |
libselinux-utils-2.0.94-7.el6.x86_64.rpm |
|
| 17 |
libsepol-devel-2.0.41-4.el6.x86_64.rpm |
|
| 18 |
libss-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm |
|
| 19 |
openssl-1.0.1e-48.el6_8.1.x86_64.rpm |
|
| 20 |
openssl-devel-1.0.1e-48.el6_8.1.x86_64.rpm |
|
| 21 |
popt-devel-1.13-7.el6.x86_64.rpm |
|
| 22 |
zlib-devel-1.2.3-29.el6.x86_64.rpm |
|
| 23 |
kernel-devel-2.6.32-642.13.1.el6.x86_64.rpm |
|
| 24 |
kernel-headers-2.6.32-642.13.1.el6.x86_64.rpm |
|
| 25 |
libnl3-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm |
|
| 26 |
libnl3-cli-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm |
|
| 27 |
libnl3-devel-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm |
|
| 28 |
libnl3-doc-3.2.21-8.el6.x86_64.rpm |
|
| 29 |
pkgconfig-0.23-9.1.el6.x86_64.rpm |
|
| 30 |
ipvsadm-1.29.tar.gz |
|
| 31 |
keepalived-1.2.24.tar.gz |
|
2.2安裝rpm文件
1、將所有rpm文件放置到同意目錄下，例如：/home/admin/setup/keepalived
2、rpm -ivh popt-devel-1.13-7.el6.x86_64.rpm
3、rpm -ivh libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm
4、rpm -ivh openssl-devel-1.0.1e-48.el6_8.1.x86_64.rpm
如果安裝中遇到問題，參考如下解決方案:
1、在安裝rpm文件時，如果提示缺少依賴，請在rpm列表中尋找依賴包，並使用rpm -ivh *.rpm *.rpm *.rpm來同時安裝要安裝的rpm包和依賴包；
2、在安裝rpm文件時，如果提示當前系統中已存在版本低於待安裝包的rpm包，請使用rpm --upgrade *.rpm或rpm -U *.rpm來更新rpm包；
3、在安裝rpm文件時，如果提示當前系統中已存在版本高於待安裝包的rpm包，請使用rpm -e *.rpm命令卸載高版本rpm包后，然后安裝待安裝的低版本rpm包；如果提示存在依賴關系無法卸載高版本rpm包，請使用rpm -e --nodeps *.rpm強制卸載。
2.3安裝ipvsadm
作為Keepalive依賴。
1、tar -zxvf ipvsadm-1.29.tar.gz
2、cd ipvsadm-1.29
3、make
4、make install
5、驗證
Ipvsadm
#檢查當前加載的內核模塊，看是否存在 ip_vs 模塊。
lsmod|grep ip_vs
注 1、只有執行 ipvsadm 以后，才會在內核加載 ip_vs 模塊。
注 2、不能以查進程的方式判斷 ipvs 是否運行。
2.4安裝keepalived
1、rpm -ivh libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm
2、tar -zxvf keepalived-1.2.24.tar.gz
3、cd keepalived-1.2.24
4、./configure --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-642.13.1.el6.x86_64
5、make
6、make install
7、cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/
8、cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
9、mkdir /etc/keepalived
10、cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/
把keepalived.conf復制到/etc/keepalived/文件夾下，以后只操作/etc/keepalived/下的配置文件，而不是安裝路徑下的
11、cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/
12、chkconfig keepalived on
13、chmod 755 /etc/init.d/keepalived
2.4keepalived命令
啟動：service keepalived start 停止：service keepalived stop 重啟：service keepalived restart
查看日志：tail -f /var/log/messages （默認的日志放在系統日志：/var/log/messages下）
2.5配置keepalived
1. keepalived.conf配置
! Configuration File for keepalived global_defs { router_id LVS_AUDAQUE vrrp_mcast_group4 224.0.0.21 vrrp_skip_check_adv_addr vrrp_strict vrrp_garp_interval 0 vrrp_gna_interval 0 } vrrp_script chk_nginx { script "/etc/keepalived/nginx-exists.sh" interval 2 weight -2 } vrrp_instance instance_23 { state BACKUP interface eth0 virtual_router_id 61 mcast_src_ip 172.16.88.224 priority 100 advert_int 1 authentication { auth_type PASS auth_pass 111111 } virtual_ipaddress { 172.29.88.222 } track_script { chk_nginx } }
在其它備機BACKUP上，只需要改變 state MASTER -> state BACKUP，priority 101 -> priority 100，mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225即可。
2. 准備nginx測試腳本
#!/bin/bash if [ "$(ps -ef | grep "nginx: master process"| grep -v grep )" == "" ] then /home/NGINX/nginx/sbin/nginx sleep 5 if [ "$(ps -ef | grep "nginx: master process"| grep -v grep )" == "" ] then killall keepalived fi fi
你也可以根據自己的業務需求，總結出在什么情形下關閉keepalived，比如：檢測ngnix的運行狀態，並在nginx進程不存在時嘗試重新啟動ngnix，如果啟動失敗則停止keepalived，准備讓其它機器接管。
#!/bin/bash counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l) if [ "${counter}" = "0" ]; then /usr/local/bin/nginx sleep 2 counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l) if [ "${counter}" = "0" ]; then /etc/init.d/keepalived stop fi fi
或者，curl 主頁連續2個5s沒有響應則切換：
#!/bin/bash # curl -IL http://localhost/member/login.htm # curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htm count = 0 for (( k=0; k<2; k++ )) do check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost/login.html -o /dev/null ) if [ "$check_code" != "200" ]; then count = count +1 continue else count = 0 break fi done if [ "$count" != "0" ]; then # /etc/init.d/keepalived stop exit 1 else exit 0 fi
如果，nginx已經斷開，但是keepalived沒有重啟，可能是nginx健康腳本的權限問題，使用如下命令：
查看文件權限的語句： ls -l xxx.xxx （xxx.xxx是文件名） 那么就會出現相類似的信息，主要都是這些： -rw-rw-r-- 一共有10位數 其中： 最前面那個 - 代表的是類型 中間那三個 rw- 代表的是所有者（user） 然后那三個 rw- 代表的是組群（group） 最后那三個 r-- 代表的是其他人（other） 然后我再解釋一下后面那9位數： r 表示文件可以被讀（read） w 表示文件可以被寫（write） x 表示文件可以被執行（如果它是程序的話） - 表示相應的權限還沒有被授予 文件權限的修改： chmod o+w xxx.xxx 表示給其他人授予寫xxx.xxx這個文件的權限 chmod go-rw xxx.xxx 表示刪除xxx.xxx中組群和其他人的讀和寫的權限 其中： u 代表所有者（user） g 代表所有者所在的組群（group） o 代表其他人，但不是u和g （other） a 代表全部的人，也就是包括u，g和o r 表示文件可以被讀（read） w 表示文件可以被寫（write） x 表示文件可以被執行（如果它是程序的話） 其中：rwx也可以用數字來代替 r ------------4 w -----------2 x ------------1 - ------------0 行動： + 表示添加權限 - 表示刪除權限 = 表示使之成為唯一的權限 當大家都明白了上面的東西之后，那么我們常見的以下的一些權限就很容易都明白了： -rw------- (600) 只有所有者才有讀和寫的權限 -rw-r--r-- (644) 只有所有者才有讀和寫的權限，組群和其他人只有讀的權限 -rwx------ (700) 只有所有者才有讀，寫，執行的權限 -rwxr-xr-x (755) 只有所有者才有讀，寫，執行的權限，組群和其他人只有讀和執行的權限 -rwx--x--x (711) 只有所有者才有讀，寫，執行的權限，組群和其他人只有執行的權限 -rw-rw-rw- (666) 每個人都有讀寫的權限 -rwxrwxrwx (777) 每個人都有讀寫和執行的權限
2.6 配置選項說明
global_defs
notification_email： keepalived在發生諸如切換操作時需要發送email通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是郵件服務器地址。也可以通過其它方式報警，畢竟郵件不是實時通知的。router_id： 機器標識，通常可設為hostname。故障發生時，郵件通知會用到
vrrp_instance
state： 指定instance(Initial)的初始狀態，就是說在配置好后，這台服務器的初始狀態就是這里指定的，但這里指定的不算，還是得要通過競選通過優先級來確定。如果這里設置為MASTER，但如若他的優先級不及另外一台，那么這台在發送通告時，會發送自己的優先級，另外一台發現優先級不如自己的高，那么他會就回搶占為MASTERinterface： 實例綁定的網卡，因為在配置虛擬IP的時候必須是在已有的網卡上添加的mcast_src_ip： 發送多播數據包時的源IP地址，這里注意了，這里實際上就是在那個地址上發送VRRP通告，這個非常重要，一定要選擇穩定的網卡端口來發送，這里相當於heartbeat的心跳端口，如果沒有設置那么就用默認的綁定的網卡的IP，也就是interface指定的IP地址virtual_router_id： 這里設置VRID，這里非常重要，相同的VRID為一個組，他將決定多播的MAC地址priority： 設置本節點的優先級，優先級高的為masteradvert_int： 檢查間隔，默認為1秒。這就是VRRP的定時器，MASTER每隔這樣一個時間間隔，就會發送一個advertisement報文以通知組內其他路由器自己工作正常authentication： 定義認證方式和密碼，主從必須一樣virtual_ipaddress： 這里設置的就是VIP，也就是虛擬IP地址，他隨着state的變化而增加刪除，當state為master的時候就添加，當state為backup的時候刪除，這里主要是有優先級來決定的，和state設置的值沒有多大關系，這里可以設置多個IP地址track_script： 引用VRRP腳本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期運行它們來改變優先級，並最終引發主備切換。
vrrp_script
告訴 keepalived 在什么情況下切換，所以尤為重要。可以有多個 vrrp_script
script： 自己寫的檢測腳本。也可以是一行命令如killall -0 nginxinterval 2： 每2s檢測一次weight -5： 檢測失敗（腳本返回非0）則優先級 -5fall 2： 檢測連續 2 次失敗才算確定是真失敗。會用weight減少優先級（1-255之間）rise 1： 檢測 1 次成功就算成功。但不修改優先級
這里要提示一下script一般有2種寫法：
- 通過腳本執行的返回結果，改變優先級，keepalived繼續發送通告消息，backup比較優先級再決定
- 腳本里面檢測到異常，直接關閉keepalived進程，backup機器接收不到advertisement會搶占IP
上文 vrrp_script 配置部分，killall -0 nginx屬於第1種情況，/etc/keepalived/check_nginx.sh屬於第2種情況（腳本中關閉keepalived）。個人更傾向於通過shell腳本判斷，但有異常時exit 1，正常退出exit 0，然后keepalived根據動態調整的 vrrp_instance 優先級選舉決定是否搶占VIP：
- 如果腳本執行結果為0，並且weight配置的值大於0，則優先級相應的增加
- 如果腳本執行結果非0，並且weight配置的值小於0，則優先級相應的減少
其他情況，原本配置的優先級不變，即配置文件中priority對應的值。
提示：
- 優先級不會不斷的提高或者降低
- 可以編寫多個檢測腳本並為每個檢測腳本設置不同的weight（在配置中列出就行）
- 不管提高優先級還是降低優先級，最終優先級的范圍是在[1,254]，不會出現優先級小於等於0或者優先級大於等於255的情況
- 在MASTER節點的 vrrp_instance 中 配置
nopreempt，當它異常恢復后，即使它 prio 更高也不會搶占，這樣可以避免正常情況下做無謂的切換
以上可以做到利用腳本檢測業務進程的狀態，並動態調整優先級從而實現主備切換。
配置結束
在默認的keepalive.conf里面還有 virtual_server,real_server 這樣的配置，我們這用不到，它是為lvs准備的。 notify 可以定義在切換成MASTER或BACKUP時執行的腳本，如有需求請自行google。
2.7 nginx配置
當然nginx沒有什么可配置的，因為它與keepalived並沒有聯系。但記住，2台nginx服務器上的配置應該是完全一樣的（rsync同步），這樣才能做到對用戶透明，nginx.conf 里面的 server_name 盡量使用域名來代替，然后dns解析這個域名到虛擬IP 172.29.88.222。
3. 測試
根據上面的配置，初始化狀態：172.29.88.224 (itoatest1,MASTER,101)，172.29.88.222（itoatest2,BACKUP,100），nginx和keepalived都啟動，虛擬IP 172.29.88.222 在 itoatest1 上：
1 |
# 使用ip命令配置的地址，ifconfig查看不了
[root@itoatest1 nginx-1.6]# ip a|grep eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0
inet 172.29.88.222/32 scope global eth0 |
瀏覽器訪問 172.29.88.222 或域名，OK。
直接關閉 itoatest1 上的nginx：/usr/local/nginx-1.6/sbin/nginx -s stop：
1 |
[root@localhost keepalived]# ip a|grep eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0 |
vip消失，漂移到 itoatest2：
同時可以看到兩台服務器上 /var/log/messages：
1 |
## itoatest1
Jun 5 16:44:01 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun 5 16:44:06 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun 5 16:44:46 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Script(chk_nginx) failed
Jun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Jun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Jun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) removing protocol VIPs.
Jun 5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_healthcheckers[44874]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 removed
## itoatest2
Jun 5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun 5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Jun 5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Jun 5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER election
Jun 5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER election
Jun 5 16:44:49 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Jun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
Jun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun 5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_healthcheckers[35554]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 added
Jun 5 16:44:55 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222 |
你也可以通過在兩台服務器上抓包來查看 優先級priority 的變化：
1 |
## itoatest1 上
## 直接輸出，或后加 -w itoatest-kl.cap存入文件用wireshark查看
# tcpdump -vvv -n -i eth0 dst 224.0.0.18 and src 172.29.88.224 |
