Keepalived 原理、组件、核心配置

keepalived简介

keepalived是一个类似于Layer2,4,7交换机制的软件。是Linux集群管理中保证集群高可用的一个服务软件,其功能是用来防止单点故障。

keepalived的工作原理

keepalived是基于VRRP协议实现的保证集群高可用的一个服务软件,主要功能是实现真机的故障隔离和负载均衡器间的失败切换,防止单点故障。在了解keepalived原理之前先了解一下VRRP协议。

VRRP协议:Virtual Route Redundancy Protocol虚拟路由冗余协议。是一种容错协议,保证当主机的下一跳路由出现故障时,由另一台路由器来代替出现故障的路由器进行工作,从而保持网络通信的连续性和可靠性。在介绍VRRP之前先介绍一些关于VRRP的相关术语:

虚拟路由器:由一个 Master 路由器和多个 Backup 路由器组成。主机将虚拟路由器当作默认网关。

VRID:虚拟路由器的标识。有相同 VRID 的一组路由器构成一个虚拟路由器。

Master 路由器:虚拟路由器中承担报文转发任务的路由器。

Backup 路由器: Master 路由器出现故障时,能够代替 Master 路由器工作的路由器。

虚拟 IP 地址:虚拟路由器的 IP 地址。一个虚拟路由器可以拥有一个或多个IP 地址。

IP 地址拥有者:接口 IP 地址与虚拟 IP 地址相同的路由器被称为 IP 地址拥有者。

虚拟 MAC 地址:一个虚拟路由器拥有一个虚拟 MAC 地址。虚拟 MAC 地址的格式为 00-00-5E-00-01-{VRID}。通常情况下,虚拟路由器回应 ARP 请求使用的是虚拟 MAC 地址,只有虚拟路由器做特殊配置的时候,才回应接口的真实 MAC 地址。

优先级: VRRP 根据优先级来确定虚拟路由器中每台路由器的地位。

非抢占方式:如果 Backup 路由器工作在非抢占方式下,则只要 Master 路由器没有出现故障,Backup 路由器即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master 路由器。

抢占方式:如果 Backup 路由器工作在抢占方式下,当它收到 VRRP 报文后,会将自己的优先级与通告报文中的优先级进行比较。如果自己的优先级比当前的 Master 路由器的优先级高,就会主动抢占成为 Master 路由器;否则,将保持 Backup 状态。

keepalived组件

keepalived是模块化设计,不同模块负责不同的功能,core模块为keepalived的核心,负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查,包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。下面是keepalived的组件 :

核心组件:

    vrrp stack

    ipvs wrapper

    checkers

控制组件:配置文件分析器

IO复用器

内存管理组件

A)core

是keepalived的核心,负责主进程的启动和维护,全局配置文件的加载解析等 。

B)check

负责healthchecker(健康检查),包括了各种健康检查方式,以及对应的配置的解析包括LVS的配置解析 。

C)vrrp

VRRPD子进程,VRRPD子进程就是来实现VRRP协议的 。

D)libipfwc

iptables(ipchains)库,配置LVS会用到 。

F)libipvs*

配置LVS会用到

[root@localhost ~]# cat /etc/sysconfig/keepalived
# Options for keepalived. See `keepalived --help' output and keepalived(8) and
# keepalived.conf(5) man pages for a list of all options. Here are the most
# common ones :
#
# --vrrp               -P    Only run with VRRP subsystem.
# --check              -C    Only run with Health-checker subsystem.
# --dont-release-vrrp  -V    Dont remove VRRP VIPs & VROUTEs on daemon stop.
# --dont-release-ipvs  -I    Dont remove IPVS topology on daemon stop.
# --dump-conf          -d    Dump the configuration data.
# --log-detail         -D    Detailed log messages.
# --log-facility       -S    0-7 Set local syslog facility (default=LOG_DAEMON)
#

KEEPALIVED_OPTIONS="-D"

keepalived配置区域

keepalived只有一个配置文件keepalived.conf,里面主要包括以下几个配置区域,分别是global_defs、static_ipaddress、static_routes、vrrp_script、vrrp_instance和virtual_server。

如下keepalived.conf默认配置文件

[root@localhost ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_strict
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.200.16
        192.168.200.17
        192.168.200.18
    }
}

virtual_server 192.168.200.100 443 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind NAT
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.201.100 443 {
        weight 1
        SSL_GET {
            url {
              path /
              digest ff20ad2481f97b1754ef3e12ecd3a9cc
            }
            url {
              path /mrtg/
              digest 9b3a0c85a887a256d6939da88aabd8cd
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

virtual_server 10.10.10.2 1358 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr 
    lb_kind NAT
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    sorry_server 192.168.200.200 1358

    real_server 192.168.200.2 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url { 
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.200.3 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url { 
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            url { 
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

virtual_server 10.10.10.3 1358 {
    delay_loop 3
    lb_algo rr 
    lb_kind NAT
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 192.168.200.4 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url { 
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.200.5 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url { 
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

帮助示例参照/usr/share/doc/keepalived-1.3.5/samples目录下

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