Linux下Keepalived安装与配置

一、简介

负载平衡是一种在真实服务器集群中分配IP流量的方法,可提供一个或多个高度可用的虚拟服务。在设计负载均衡拓扑时,重要的是要考虑负载均衡器本身的可用性以及它背后的真实服务器。用C编写的类似于layer3, 4 & 7交换机制软件,具备我们平时说的第3层、第4层和第7层交换机的功能。

Keepalived为负载平衡和高可用性提供了框架。负载平衡框架依赖于众所周知且广泛使用的Linux虚拟服务器(IPVS)内核模块,该模块提供第4层负载平衡。Keepalived实现了一组健康检查器,以根据其健康动态地自适应地维护和管理负载平衡的服务器池。虚拟冗余路由协议(VRRP)实现高可用性。VRRP是路由器故障转移的基础砖块。此外,keepalived实现了一组挂钩到VRRP有限状态机,提供低级别和高速协议交互。每个Keepalived框架可以独立使用或一起使用,以提供弹性基础设施。

在这种情况下,负载平衡器也可以被称为导向器LVS路由器

简而言之,Keepalived提供了两个主要功能:

  • 健康检查LVS系统
  • 实施VRRPv2堆栈以处理负载均衡器故障转移

Keepalived使用四个Linux内核组件:

  1. LVS框架:使用getsockopt和setsockopt调用来获取和设置套接字上的选项。
  2. Netfilter框架:支持NAT和伪装的IPVS代码。
  3. Netlink接口:设置和删除网络接口上的VRRP虚拟IP。
  4. 组播:将VRRP通告发送到保留的VRRP MULTICAST组(224.0.0.18)。

上图是Keepalived的功能体系结构,大致分两层:用户空间(user space)和内核空间(kernel space)。 内核空间:主要包括IPVS(IP虚拟服务器,用于实现网络服务的负载均衡)和NETLINK(提供高级路由及其他相关的网络功能)两个部份。 用户空间

  • WatchDog:负载监控checkers和VRRP进程的状况
  • VRRP Stack:负载负载均衡器之间的失败切换FailOver,如果只用一个负载均稀器,则VRRP不是必须的。
  • Checkers:负责真实服务器的健康检查healthchecking,是keepalived最主要的功能。换言之,可以没有VRRP Stack,但健康检查healthchecking是一定要有的。
  • IPVS wrapper:用户发送设定的规则到内核ipvs代码
  • Netlink Reflector:用来设定vrrp的vip地址等。

Keepalived的所有功能是配置keepalived.conf文件来实现的。

二、安装keepalived

2.1 方法一:yum方式

1、yum安装

安装依赖包
[root@localhost ~]# yum install -y curl gcc openssl-devel libnl3-devel net-snmp-devel
[root@localhost ~]# yum install -y keepalived

2、初始化及启动

[root@localhost ~]# systemctl start keepalived   //启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl enable keepalived  //加入开机启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl restart keepalived  //重新启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl status keepalived   //查看keepalived状态

2.2方法二、源码包

1、官网下载keepalived的最新版本,解压并安装

[root@master src]# pwd
/usr/local/src
[root@master src]# wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-2.0.7.tar.gz
[root@master src]# tar xvf keepalived-2.0.7.tar.gz
[root@master src]# cd keepalived-2.0.7
[root@master keepalived-2.0.7]# ./configure --prefix=/usr/local/keepalived
[root@master keepalived-2.0.7]# make && make install

完成后会在以下路径生成:

/usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf
/usr/local/etc/sysconfig/keepalived
/usr/local/sbin/keepalived

2、初始化及启动

# keepalived启动脚本变量引用文件,默认文件路径是/etc/sysconfig/,也可以不做软链接,直接修改启动脚本中文件路径即可(安装目录下)
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived  /etc/sysconfig/keepalived 

# 将keepalived主程序加入到环境变量(安装目录下)
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/keepalived

# keepalived启动脚本(源码目录下),放到/etc/init.d/目录下就可以使用service命令便捷调用
[root@localhost /]# cp /usr/local/src/keepalived-2.0.7/keepalived/etc/init.d/keepalived  /etc/init.d/keepalived

# 将配置文件放到默认路径下
[root@localhost /]# mkdir /etc/keepalived
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf
  • 加为系统服务:chkconfig –add keepalived
  • 开机启动:chkconfig keepalived on
  • 查看开机启动的服务:chkconfig –list
  • 启动、关闭、重启service keepalived start|stop|restart

三、keepalived.conf配置文件说明

keepalived服务安装完成之后,后面的主要工作就是在keepalived.conf文件中配置HA和负载均衡。一个功能比较完整的常用的keepalived配置文件,主要包含三块:全局定义块、VRRP实例定义块和虚拟服务器定义块。全局定义块是必须的,如果keepalived只用来做ha,虚拟服务器是可选的。下面是一个功能比较完整的配置文件模板:

#全局定义块
global_defs {
    # 邮件通知配置
    notification_email {
        email1
        email2
    }
    notification_email_from email
    smtp_server host
    smtp_connect_timeout num

    lvs_id string
    router_id string    ## 标识本节点的字条串,通常为hostname
}

#VRRP 实例定义块
vrrp_sync_group string { 
    group {
        string
        string
    }
}

vrrp_instance string {
    state MASTER|BACKUP
    virtual_router_id num
    interface string
    mcast_src_ip @IP 
    priority num
    advert_int num
    nopreempt
    smtp_alert
    lvs_sync_daemon_interface string 
    authentication {
        auth_type PASS|AH
        auth_pass string
    }

    virtual_ipaddress {  # Block limited to 20 IP addresses @IP
        @IP
        @IP
    }
}

#虚拟服务器定义块
virtual_server (@IP PORT)|(fwmark num) { 
    delay_loop num
    lb_algo rr|wrr|lc|wlc|sh|dh|lblc 
    lb_kind NAT|DR|TUN
    persistence_timeout num 
    protocol TCP|UDP
    real_server @IP PORT { 
        weight num
        notify_down /path/script.sh
        TCP_CHECK { 
            connect_port num 
            connect_timeout num
        }
    }

    real_server @IP PORT {
        weight num
        MISC_CHECK {
            misc_path /path_to_script/script.sh(or misc_path “/path_to_script/script.sh <arg_list>”)
        }
    }

    real_server @IP PORT {
        weight num
        HTTP_GET|SSL_GET {
            url { 
                # You can add multiple url block path alphanum
                digest alphanum
            }
            connect_port num
            connect_timeout num 
            nb_get_retry num 
            delay_before_retry num
        }
    }
}

全局定义块

1、email通知(notification_email、smtp_server、smtp_connect_timeout):用于服务有故障时发送邮件报警,可选项,不建议用。需要系统开启sendmail服务,建议用第三独立监控服务,如用nagios全面监控代替。 2、lvs_id:lvs负载均衡器标识,在一个网络内,它的值应该是唯一的。 3、router_id:用户标识本节点的名称,通常为hostname 4、花括号{}:用来分隔定义块,必须成对出现。如果写漏了,keepalived运行时不会得到预期的结果。由于定义块存在嵌套关系,因此很容易遗漏结尾处的花括号,这点需要特别注意。

VRRP实例定义块

  1. vrrp_sync_group:同步vrrp级,用于确定失败切换(FailOver)包含的路由实例个数。即在有2个负载均衡器的场景,一旦某个负载均衡器失效,需要自动切换到另外一个负载均衡器的实例是哪
  2. group:至少要包含一个vrrp实例,vrrp实例名称必须和vrrp_instance定义的一致
  3. vrrp_instance:vrrp实例名 1> state:实例状态,只有MASTER 和 BACKUP两种状态,并且需要全部大写。抢占模式下,其中MASTER为工作状态,BACKUP为备用状态。当MASTER所在的服务器失效时,BACKUP所在的服务会自动把它的状态由BACKUP切换到MASTER状态。当失效的MASTER所在的服务恢复时,BACKUP从MASTER恢复到BACKUP状态。 2> interface:对外提供服务的网卡接口,即VIP绑定的网卡接口。如:eth0,eth1。当前主流的服务器都有2个或2个以上的接口(分别对应外网和内网),在选择网卡接口时,一定要核实清楚。 3> mcast_src_ip:本机IP地址 4> virtual_router_id:虚拟路由的ID号,每个节点设置必须一样,可选择IP最后一段使用,相同的 VRID 为一个组,他将决定多播的 MAC 地址。 5> priority:节点优先级,取值范围0~254,MASTER要比BACKUP高 6> advert_int:MASTER与BACKUP节点间同步检查的时间间隔,单位为秒 7> lvs_sync_daemon_inteface:负载均衡器之间的监控接口,类似于 HA HeartBeat 的心跳线。但它的机制优于 Heartbeat,因为它没有“裂脑”这个问题,它是以优先级这个机制来规避这个麻烦的。在 DR 模式中,lvs_sync_daemon_inteface与服务接口interface使用同一个网络接口 8> authentication:验证类型和验证密码。类型主要有 PASS、AH 两种,通常使用PASS类型,据说AH使用时有问题。验证密码为明文,同一vrrp 实例MASTER与BACKUP使用相同的密码才能正常通信。 9> smtp_alert:有故障时是否激活邮件通知 10> nopreempt:禁止抢占服务。默认情况,当MASTER服务挂掉之后,BACKUP自动升级为MASTER并接替它的任务,当MASTER服务恢复后,升级为MASTER的BACKUP服务又自动降为BACKUP,把工作权交给原MASTER。当配置了nopreempt,MASTER从挂掉到恢复,不再将服务抢占过来。 11> virtual_ipaddress:虚拟IP地址池,可以有多个IP,每个IP占一行,不需要指定子网掩码。注意:这个IP必须与我们的设定的vip保持一致。

虚拟服务器virtual_server定义块

  1. virtual_server:定义一个虚拟服务器,这个ip是virtual_ipaddress中定义的其中一个,后面一个空格,然后加上虚拟服务的端口号。 1> delay_loop:健康检查时间间隔,单位:秒 2> lb_algo:负载均衡调度算法,互联网应用常用方式为wlc或rr 3> lb_kind:负载均衡转发规则。包括DR、NAT、TUN 3种,一般使用路由(DR)转发规则。 4> persistence_timeout:http服务会话保持时间,单位:秒 5> protocol:转发协议,分为TCP和UDP两种
  2. real_server:真实服务器IP和端口,可以定义多个 1> weight:负载权重,值越大,转发的优先级越高 2> notify_down:服务停止后执行的脚本 3> TCP_CHECK:服务有效性检测 * connect_port:服务连接端口 * connect_timeout:服务连接超时时长,单位:秒 * nb_get_retry:服务连接失败重试次数 * delay_before_retry:重试连接间隔,单位:秒

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