一、簡介

Keepalived是一個免費(fèi)開源的，用C編寫的類似于layer3, 4 & 7交換機(jī)制軟件，具備我們平時說的第3層、第4層和第7層交換機(jī)的功能。主要提供loadbalancing（負(fù)載均衡）和 high-availability（高可用）功能，負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)需要依賴Linux的虛擬服務(wù)內(nèi)核模塊（ipvs），而高可用是通過VRRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)器之間的故障轉(zhuǎn)移服務(wù)。

上圖是Keepalived的功能體系結(jié)構(gòu)，大致分兩層：用戶空間（user space）和內(nèi)核空間（kernel space）。
內(nèi)核空間：主要包括IPVS（IP虛擬服務(wù)器，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的負(fù)載均衡）和NETLINK（提供高級路由及其他相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)功能）兩個部份。
用戶空間：

1. WatchDog：負(fù)載監(jiān)控checkers和VRRP進(jìn)程的狀況
2. VRRP Stack：負(fù)載負(fù)載均衡器之間的失敗切換FailOver，如果只用一個負(fù)載均稀器，則VRRP不是必須的。
3. Checkers：負(fù)責(zé)真實(shí)服務(wù)器的健康檢查healthchecking，是keepalived最主要的功能。換言之，可以沒有VRRP Stack，但健康檢查healthchecking是一定要有的。
4. IPVS wrapper：用戶發(fā)送設(shè)定的規(guī)則到內(nèi)核ipvs代碼
5. Netlink Reflector：用來設(shè)定vrrp的vip地址等。

Keepalived的所有功能是配置keepalived.conf文件來實(shí)現(xiàn)的。

二、安裝與配置

從官網(wǎng)下載keepalived的最新版本，本文以當(dāng)前最新版本1.2.24為例。

2.1 安裝

shell> cd /usr/local/src
shell> wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.24.tar.gz
shell> tar -zxvf keepalived-1.2.24.tar.gz
shell> cd keepalived-1.2.24
shell> ./configure --prefix=/usr/local/keepalived
shell> make && make install

2.2 配置

安裝完成后，進(jìn)入安裝目錄的etc目錄下，將keepalived相應(yīng)的配置文件拷貝到系統(tǒng)相應(yīng)的目錄當(dāng)中。keepalived啟動時會從/etc/keepalived目錄下查找keepalived.conf配置文件，如果沒有找到則使用默認(rèn)的配置。/etc/keepalived目錄安裝時默認(rèn)是沒有安裝的，需要手動創(chuàng)建。配置文件目錄結(jié)構(gòu)如下所示：

shell> tree -l /usr/local/keepalived/etc
-- keepalived
| |-- keepalived.conf
| `-- samples
|  |-- keepalived.conf.status_code
|  |-- keepalived.conf.track_interface
|  |-- keepalived.conf.vrrp
|  |-- 。。。
|-- rc.d
| `-- init.d
|  `-- keepalived
`-- sysconfig
 `-- keepalived

分別對應(yīng)系統(tǒng)目錄（忽略samples目錄）：

/etc/keepalived/keepalived.conf
/etc/rc.d/init.d/keepalived
/etc/sysconfig/keepalived

將配置文件拷貝到系統(tǒng)對應(yīng)的目錄下：

shell> mkdir /etc/keepalived
shell> cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf
shell> cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/keepalived
shell> cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/keepalived

設(shè)置keepalived服務(wù)開機(jī)啟動：

shell> chkconfig keepalived on
shell> service keepalived start #啟動服務(wù)
shell> service keepalived stop #停止服務(wù)
shell> service keepalived restart #重啟服務(wù)

另外需要注意的一點(diǎn)是，keepalived啟動時不會檢查配置文件的語法是否正確，所以我們在編寫配置文件時要特別小心，別寫錯了，否則會出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象。

使用service keepalived start命令啟動服務(wù)時，默認(rèn)會將/etc/sysconfig/keepalived文件中KEEPALIVED_OPTIONS參數(shù)作為keepalived服務(wù)啟動時的參數(shù)，并從/etc/keepalived/目錄下加載keepalived.conf配置文件，或用-f參數(shù)指定配置文件的位置。

# 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.日志默認(rèn)輸出在/var/log/message文件中
# --log-facility  -S 0-7 Set local syslog facility (default=LOG_DAEMON)
#
KEEPALIVED_OPTIONS="-D"

運(yùn)行keepalived --help可以查看啟動時的可選參數(shù)，這些可選參數(shù)都可以配置在/etc/sysconfig/keepalived文件中的KEEPALIVED_OPTIONS選項(xiàng)中，作為服務(wù)啟動時的參數(shù)。

keepalived正常運(yùn)行后，會啟動3個進(jìn)程，其中一個是父進(jìn)程，負(fù)責(zé)監(jiān)控其子進(jìn)程。一個是vrrp子進(jìn)程，另外一個是checkers子進(jìn)程。

shell> ps -ef | grep keepalived
root  831  1 0 11:22 ?  00:00:00 keepalived -D
root  840 831 0 11:22 ?  00:00:00 keepalived -D
root  841 831 0 11:22 ?  00:00:00 keepalived -D

到此keepalived就安裝完成了。

三、keepalived.conf配置文件說明

keepalived服務(wù)安裝完成之后，后面的主要工作就是在keepalived.conf文件中配置HA和負(fù)載均衡。一個功能比較完整的常用的keepalived配置文件，主要包含三塊：全局定義塊、VRRP實(shí)例定義塊和虛擬服務(wù)器定義塊。全局定義塊是必須的，如果keepalived只用來做ha，虛擬服務(wù)器是可選的。下面是一個功能比較完整的配置文件模板：

#全局定義塊
global_defs {
 # 郵件通知配置
 notification_email {
  email1
  email2
 }
 notification_email_from email
 smtp_server host
 smtp_connect_timeout num

 lvs_id string
 router_id string ## 標(biāo)識本節(jié)點(diǎn)的字條串,通常為hostname
}

#VRRP 實(shí)例定義塊
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
 }
}

#虛擬服務(wù)器定義塊
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
  }
 }
}

全局定義塊

1、email通知（notification_email、smtp_server、smtp_connect_timeout）：用于服務(wù)有故障時發(fā)送郵件報警，可選項(xiàng)，不建議用。需要系統(tǒng)開啟sendmail服務(wù)，建議用第三獨(dú)立監(jiān)控服務(wù)，如用nagios全面監(jiān)控代替。
2、lvs_id：lvs負(fù)載均衡器標(biāo)識，在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，它的值應(yīng)該是唯一的。
3、router_id：用戶標(biāo)識本節(jié)點(diǎn)的名稱，通常為hostname
4、花括號｛｝：用來分隔定義塊，必須成對出現(xiàn)。如果寫漏了，keepalived運(yùn)行時不會得到預(yù)期的結(jié)果。由于定義塊存在嵌套關(guān)系，因此很容易遺漏結(jié)尾處的花括號，這點(diǎn)需要特別注意。

VRRP實(shí)例定義塊

1. vrrp_sync_group：同步vrrp級，用于確定失敗切換（FailOver）包含的路由實(shí)例個數(shù)。即在有2個負(fù)載均衡器的場景，一旦某個負(fù)載均衡器失效，需要自動切換到另外一個負(fù)載均衡器的實(shí)例是哪
2. group：至少要包含一個vrrp實(shí)例，vrrp實(shí)例名稱必須和vrrp_instance定義的一致
3. vrrp_instance：vrrp實(shí)例名
   1. 1> state：實(shí)例狀態(tài)，只有MASTER 和 BACKUP兩種狀態(tài)，并且需要全部大寫。搶占模式下，其中MASTER為工作狀態(tài)，BACKUP為備用狀態(tài)。當(dāng)MASTER所在的服務(wù)器失效時，BACKUP所在的服務(wù)會自動把它的狀態(tài)由BACKUP切換到MASTER狀態(tài)。當(dāng)失效的MASTER所在的服務(wù)恢復(fù)時，BACKUP從MASTER恢復(fù)到BACKUP狀態(tài)。
   2. 2> interface：對外提供服務(wù)的網(wǎng)卡接口，即VIP綁定的網(wǎng)卡接口。如：eth0，eth1。當(dāng)前主流的服務(wù)器都有2個或2個以上的接口（分別對應(yīng)外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)），在選擇網(wǎng)卡接口時，一定要核實(shí)清楚。
   3. 3> mcast_src_ip：本機(jī)IP地址
   4. 4> virtual_router_id：虛擬路由的ID號，每個節(jié)點(diǎn)設(shè)置必須一樣，可選擇IP最后一段使用，相同的 VRID 為一個組，他將決定多播的 MAC 地址。
   5. 5> priority：節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級，取值范圍0～254，MASTER要比BACKUP高
   6. 6> advert_int：MASTER與BACKUP節(jié)點(diǎn)間同步檢查的時間間隔，單位為秒
   7. 7> lvs_sync_daemon_inteface：負(fù)載均衡器之間的監(jiān)控接口,類似于 HA HeartBeat 的心跳線。但它的機(jī)制優(yōu)于 Heartbeat，因?yàn)樗鼪]有“裂腦”這個問題,它是以優(yōu)先級這個機(jī)制來規(guī)避這個麻煩的。在 DR 模式中，lvs_sync_daemon_inteface與服務(wù)接口interface使用同一個網(wǎng)絡(luò)接口
   8. 8> authentication：驗(yàn)證類型和驗(yàn)證密碼。類型主要有 PASS、AH 兩種，通常使用PASS類型，據(jù)說AH使用時有問題。驗(yàn)證密碼為明文，同一vrrp 實(shí)例MASTER與BACKUP使用相同的密碼才能正常通信。
   9. 9> smtp_alert：有故障時是否激活郵件通知
   10. 10> nopreempt：禁止搶占服務(wù)。默認(rèn)情況，當(dāng)MASTER服務(wù)掛掉之后，BACKUP自動升級為MASTER并接替它的任務(wù)，當(dāng)MASTER服務(wù)恢復(fù)后，升級為MASTER的BACKUP服務(wù)又自動降為BACKUP，把工作權(quán)交給原MASTER。當(dāng)配置了nopreempt，MASTER從掛掉到恢復(fù)，不再將服務(wù)搶占過來。
   11. 11> virtual_ipaddress：虛擬IP地址池，可以有多個IP，每個IP占一行，不需要指定子網(wǎng)掩碼。注意：這個IP必須與我們的設(shè)定的vip保持一致。

虛擬服務(wù)器virtual_server定義塊

1.  virtual_server：定義一個虛擬服務(wù)器，這個ip是virtual_ipaddress中定義的其中一個，后面一個空格，然后加上虛擬服務(wù)的端口號。
   1. 1> delay_loop：健康檢查時間間隔，單位：秒
   2. 2> lb_algo：負(fù)載均衡調(diào)度算法，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用常用方式為wlc或rr
   3. 3> lb_kind：負(fù)載均衡轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。包括DR、NAT、TUN 3種，一般使用路由（DR）轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。
   4. 4> persistence_timeout：http服務(wù)會話保持時間，單位：秒
   5. 5> protocol：轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，分為TCP和UDP兩種
2. real_server：真實(shí)服務(wù)器IP和端口，可以定義多個
   1. 1> weight：負(fù)載權(quán)重，值越大，轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)先級越高
   2. 2> notify_down：服務(wù)停止后執(zhí)行的腳本
   3. 3> TCP_CHECK：服務(wù)有效性檢測
      1. connect_port：服務(wù)連接端口
      2. connect_timeout：服務(wù)連接超時時長，單位：秒
      3. nb_get_retry：服務(wù)連接失敗重試次數(shù)
      4. delay_before_retry：重試連接間隔，單位：秒

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