Keepalived的作用是檢測服務器 的狀態，如果有一台web服務器宕機 ，或工作出現故障，Keepalived將檢 測到，並將有故障的服務器從系統中 剔除，同時使用其他服務器代替該服 務器的工作，當服務器工作正常后 Keepalived自動將服務器加入到服務 器群中，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 復故障的服務器。
Keepalived基礎
Keepalived基本概念和技術概括
高可用（High Availability ）高可用集群，英文原文為High Availability Cluster，簡稱HA Cluster，簡單的說，集群（cluster）就是 一組計算機，它們作為一個整體向用戶提供一組網絡資源。這些單個的計算 機系統 就是集群的節點（node）。高可用性集群（HA cluster）是指如單系統一樣地運行並支持（計算機）持續正常運行的一個主機群。 高可用集群的出現是為了使集群的整體服務盡可能可用，從而減少由計算機 硬件和軟件易錯性所帶來的損失。如果某個節點失效，它的備援節點將在幾 秒鍾的時間內接管它的職責。因此，對於用戶而言，集群永遠不會停機。高可用集群軟件的主要作用就是實現故障檢查和業務切換的自動化。
高可用（High Availability ） HA(High Available), 高可用性群集是通過系統的可靠性(reliability)和可維護性(maintainability)來度量的。工程上，通常用平均無故障時間(MTTF) 來度量系統的可靠性,用平均維修時間（MTTR）來度量系統的可維護性。於 是可用性被定義為：
HA=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
具體HA（可用性）衡量標准:
99% 一年宕機時間不超過4天
99.9% 一年宕機時間不超過10小時
99.99% 一年宕機時間不超過1小時
99.999% 一年宕機時間不超過6分鍾
高可用工作方式： 主從方式 （非對稱方式）、雙機雙工方式（互備互 援）、集群工作方式（多服務器互備方式）
高可用的資源分類：網絡高可用、服務器高可用、存儲高可用、服務 高可用等
開源高可用解決方案：
- keepalived：通過實現vrrp協議來實現地址 漂移；
- heartbeat（開源社區項目），cman+rgmanager (RHCS: redhat cluster suite)；
- corosync+pacemaker（大型解決方案， 一個用於心跳檢測，一個用於資源轉移。兩個結合起來使用，可以實現對高可用架構的自動管理。）
Keepalived的原理和配置
配置文件簡單：配置文件比較簡單，可通過簡單配置實現高可用功能
穩定性強：keepalived是一個類似於layer3, 4 & 7交換機制的軟件 ，具備我們平時說的第3層、第4層和第7層交換機的功能，常用於前端負載均衡器的高可用服務，當主服務器出現故障時，可快速進 行切換，監測機制靈活，成功率高。
成本低廉：開源軟件，可直接下載配置使用，沒有額外費用。
應用范圍廣：因為keepalived可應用在多個層面，所以它幾乎可以對所有應用做高可用，包括LVS、數據庫、http服務、nginx負載均衡等等
支持多種類型：支持主從模式、主主模式高可用，可根據業務場景 靈活選擇。
Keepalived工作流程圖
如上圖，keepalived主要是模塊是VRRP Stack和Cheackers，實現HA集群中失敗切換（Failover)功能。
Keepalived通過VRRP功能能再結合LVS負載均 衡軟件即可部署一個高性能的負載均衡集群系統。Cheackers主要實現可 實現對服務器運行狀態檢測和故障隔離。，其中ipvs和realserver健康狀態檢 查通過配置文件配置就可以實現，而其他服務高可用則需要通過自己編寫腳本，然后配置keepalived調用來實現。
Keepalived運行有3個守護進程。父進程主要負責讀取配置文件初始化 、監控2個子進程等；然后兩個子進程，一個負責VRRP，另一個負責 Cheackers健康檢查。其中父進程監控模塊為WacthDog，工作實現：每個子進程打開一個接受unix域套接字，父進程連接到那些unix域套接字並向子 進程發送周期性（5s）hello包。
上圖是Keepalived的功能體系結構，大致分兩層：用戶空間（user space） 和內核空間（kernel space）。 內核空間：主要包括IPVS（IP虛擬服務器，用於實現網絡服務的負載均衡） 和NETLINK（提供高級路由及其他相關的網絡功能）兩個部份。
VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗余協議） 可以認為是實現路由器高可用的協議，簡單的說，當一個路由器故障時可以 由另一個備份路由器繼續提供相同的服務。 VRRP根據優先級來確定虛擬路由器中每台路由器的角色（Master路由 器或Backup路由器）。VRRP優先級的取值范圍為0到255（數值越大表明 優先級越高），可配置的范圍是1到254，優先級0為系統保留給路由器放棄 Master位置時候使用，255則是系統保留給IP地址擁有者使用。優先級越高 ，則越有可能成為Master路由器。當兩台優先級相同的路由器同時競爭 Master時，比較接口IP地址大小。接口地址大者當選為Master。
Keepalived的應用場景
在網絡層、數據鏈路層，運行着4個重要的協議：互聯網協議IP、互聯網控制報文協議 ICMP、地址轉換協議ARP以及反向地址轉換協議RARP。Keepalived在網絡層采用的最常見的工作方式是通過ICMP協議向服務器集群中的那個節點發送一個ICMP數據包（類 似於ping實現的功能），如果某個節點沒有返回響應數據包，那么認為此節點發生了故 障，Keepalived將報告次節點失效，並從服務器集群中剔除故障節點。 在傳輸層，提供了兩個主要的協議：傳輸控制協議TCP和用戶數據協議UDP。傳輸控制 協議TCP可以提供可靠的數據傳輸服務、Ip地址和端口代表TCP的一個連接端。要獲得 TCP服務，需要在發送機的一個端口上和接收機的一個端口上建立連接，而Keepalived 在傳輸層就是利用TCP協議的端口連接和掃描技術來判斷集群點是否正常的。比如，對於常見的WEB服務默認的80端口、SSH服務默認的22端口等，Keepalived一旦在傳輸 層探測到這些端口沒有響應數據返回，就認為這些端口發生異常，然后強制將此端口對應得節點從服務器集群組中移除。 在應用層，可運行FTP、TELNET、HTTP、DNS等各種不同類型的高層協議， Keepalived的運行方式也更加全面化和復雜化，用戶可以通過自定義Keepalived的工作方式；例如：用戶可以通過編寫程序來運行keepalived。而keepalived將根據用戶的設 定檢測各種程序或服務是否運行正常，如果Keepalived的檢測結果與用戶設定不一致時 ，Keepalived將把對應的服務從服務器中移除。
Keepalived軟件包組成
程序包：Keepalived可直接yum安裝
/etc/keepalived/keepalived.conf #主配置文件
/etc/rc.d/init.d/keepalived #啟動腳本
/etc/sysconfig/keepalived #啟動時的添加參數
/usr/sbin/keepalived #啟動程序
Keepalived配置文件講解
global_defs { #全局配置 notification_email { #realserver故障時通知郵件的收件人地址，可 以多個 root@localhost } notification_email_from root_keepalived #發件人信息（可以隨意偽裝，因為郵件系統不會驗證處理發件人信息） smtp_server 127.0.0.1 #發郵件的服務器（一定不可為外部地址） smtp_connect_timeout 30 #連接超時時間 router_id KEEPALIVED #路由器的標識（可以隨便改動） } vrrp_instance VI_1 { #配置虛擬路由器的實例，VI_1是自定義的實例名稱 state MASTER #初始狀態，當state指定的instance的初始化狀態，兩台服務器都啟動后，優先級高的成為MASTER， 這里的MASTER並不是表示此台服務器一直是MASTER interface eth0 #通告選舉所用端口 virtual_router_id 51 #虛擬路由的ID號（一般不可大於255） priority 101 #優先級信息 #備節點必須更低 advert_int 1 #VRRP通告間隔，秒 authentication { auth_type PASS #認證機制 auth_pass 5344 #密碼（盡量使用隨機） } nopreempt #非搶占模式（NOTE: For this to work, the initial state of this entry must be BACKUP.） virtual_server 192.168.18.240 80 { #設置一個virtual server:VIP:Vport delay_loop 3 # service polling的delay時間，即服務輪詢的時間間隔 lb_algo rr #LVS調度算法：rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh lb_kind DR #LVS集群模式：NAT|DR|TUN #persistence_timeout 120 #會話保持時間（持久連接，秒），即以用戶在120秒內被分配到同一個后端 realserver nat_mask 255.255.255.255 protocol TCP #健康檢查用的是TCP還是UDP real_server 192.168.18.251 80 { #后端真實節點主機的權重等設置， 主要，后端有幾台這里就要設置幾個 weight 1 #給每台的權重，rr無效 # inhibit_on_failure #表示在節點失敗后，把他權重設置成0，而不是IPVS中刪除 url { path / status_code 200 } TCP_CHECK { connect_timeout 2 #連接超時時間 nb_get_retry 3 #重連次數 delay_before_retry 1 #重連間隔 } } }
Keepalived進階
實現keepalived企業級高可用基於LVS-DR模式的應用實戰
lvs-server-master VIP：172.18.64.7 DIP：172.18.64.100 開啟路由功能配置,
keepalived lvs-server-backup VIP：172.18.64.107 DIP：172.18.64.100 開啟路由功能配置
keepalived rs01 RIP：172.18.64.17 VIP:172.18.64.100
keepalived rs02 RIP：172.18.64.106 VIP:172.18.64.100
master和backup端只需配置配置文件和路由功能即可，rip端需要手動加lo：0的IP、廣播、路由等（參見lvs）
實現keeaplived故障通知機制
在企業中，高可用服務，是保證整個系統穩定性的重要前提，確 保高可用服務能正常工作和運轉，也是非常重要的工作。 除了服務上線前的充分測試之外，也需要確保對高可用服務的監 控機制，keepalived自身具備監控和通知機制，可在發生主從切換 、故障轉移時，通過自定義命令或者腳本，實現通知功能，從而讓 管理員在第一時間得知系統運行狀態，確保整個服務的穩定性和可 用性。
可在配置文件中，在instance配置中，通過keepalived通知功能notify，可 實現定制化腳本功能，如下所示：
notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh
backup" notify_master "/etc/keepalived/notify.sh
master" notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
實現keeaplived故障通知機制腳本:
#!/bin/bash contact='root@localhost' notify() { mailsubject="$(hostname) to be $1: vip floating" mailbody="$(date +'%F %H:%M:%S'): vrrp transition, $(hostname) changed to be $1"
echo $mailbody | mail -s "$mailsubject" $contact } case $1 in master) notify master exit 0 ;; backup) notify backup exit 0 ;; fault) notify fault exit 0 ;;*) echo "Usage: $(basename $0) {master|backup|fault}" exit 1 ;; esa
實現keeaplived自定義腳本功能
vrrp_script chk_down {
script “[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit 0 ”
interval 2 # check every 2 seconds
weight -5
}
track_script {
chk_down
}
在配置文件中，可實現以下配置，定義一個腳本，並在對應的實例中調用， 也可以用於檢測服務是否有異常，異常的話進行切換
vrrp_script chk_sshd {
script "killall -0 sshd" # cheaper than pidof
interval 2 # check every 2 seconds
weight -4 # default prio: -4 if KO
fall 2 # require 2 failures for KO
rise 2 # require 2 successes for OK
}
track_script {
chk_sshd
}
實現keepalived主主架構和主從模式基本相同，就是多加一對instance而已，且互為主從。
思考問題：
1、keepalived是做什么用的？
2、如何實現keepalived高可用功能？
3、keepalived的搶占模式和非搶占模式區別？
4、keepalived實現高可用是基於什么協議的？
5、如何寫keepalived狀態切換腳本？
6、keepalived如何實現基於lvs的高可用功能？
7、keepalived和heartbeat都可實現高可用，區別是什么？