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分类: 架构设计与优化

2013-08-29 10:55:59

Keepalived原理与实战精讲
gotop&FinalBSD


什么是Keepalived呢,keepalived观其名可知,保持存活,在网络里面就是保持在线了, 也就是所谓的高可用或热备,用来防止单点故障(单点故障是指一旦某一点出现故障就会导致整个系统架构的不可用)的发生,那说到keepalived时不得 不说的一个协议就是VRRP协议,可以说这个协议就是keepalived实现的基础,那么首先我们来看看VRRP协议

注:搞运维的要有足够的耐心哦,不理解协议就很难透彻的掌握keepalived的了

一,VRRP协议

VRRP协议
学过网络的朋友都知道,网络在设计的时候必须考虑到冗余容灾,包括线路冗余,设备冗余等,防止网络存在单点故障,那在路由器或三层交换机处实现冗余就显得 尤为重要,在网络里面有个协议就是来做这事的,这个协议就是VRRP协议,Keepalived就是巧用VRRP协议来实现高可用性(HA)的

VRRP协议有一篇文章写的非常好,大家可以直接看这里(记得认真看看哦,后面基本都已这个为基础的了)
帖子地址:
只需要把服务器当作路由器即可!

在《》里讲到了虚拟路由器的ID也就是VRID在这里比较重要

keepalived完全遵守VRRP协议,包括竞选机制等等

二,Keepalived原理


Keepalived原理
keepalived也是模块化设计,不同模块复杂不同的功能,下面是keepalived的组件
core check vrrp libipfwc libipvs-2.4 libipvs-2.6

core:是keepalived的核心,复杂主进程的启动和维护,全局配置文件的加载解析等
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
vrrp:VRRPD子进程,VRRPD子进程就是来实现VRRP协议的
libipfwc:iptables(ipchains)库,配置LVS会用到
libipvs*:配置LVS会用到
注意,keepalived和LVS完全是两码事,只不过他们各负其责相互配合而已

1.png



keepalived启动后会有三个进程
父进程:内存管理,子进程管理等等
子进程:VRRP子进程
子进程:healthchecker子进程

有图可知,两个子进程都被系统WatchDog看管,两个子进程各自复杂自己的事,healthchecker子进程复杂检查各自服务器的健康程度,例如HTTP,LVS等等,如果healthchecker子进程检查到MASTER上服务不可用了,就会通知本机上的兄弟VRRP子进程,让他删除通告,并且去掉虚拟IP,转换为BACKUP状态

三,Keepalived配置文件详解



keepalived配置详解
keepalived有三类配置区域(姑且就叫区域吧),注意不是三种配置文件,是一个配置文件里面三种不同类别的配置区域

全局配置(Global Configuration)
VRRPD配置
LVS配置


一,全局配置
全局配置又包括两个子配置:
全局定义(global definition)
静态路由配置(static ipaddress/routes)

1,全局定义(global definition)配置范例
  1. global_defs
  2. {
  3. notification_email
  4. {
  5. admin@example.com
  6. }
  7. notification_email_from admin@example.com
  8. smtp_server 127.0.0.1
  9. stmp_connect_timeout 30
  10. router_id node1
  11. }
复制代码
全局配置解析
global_defs全局配置标识,表面这个区域{}是全局配置
  1. notification_email

  2. {

  3. admin@example.com
  4. admin@ywlm.net

  5. }
复制代码
表示keepalived在发生诸如切换操作时需要发送email通知,以及email发送给哪些邮件地址,邮件地址可以多个,每行一个

notification_email_from
表示发送通知邮件时邮件源地址是谁

smtp_server 127.0.0.1
表示发送email时使用的smtp服务器地址,这里可以用本地的sendmail来实现

smtp_connect_timeout 30
连接smtp连接超时时间

router_id node1
机器标识

2,静态地址和路由配置范例
  1. static_ipaddress
  2. {
  3. 192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global
  4. 192.168.1.2/24 brd + dev eth1 scope global
  5. }
  6. static_routes
  7. {
  8. src $SRC_IP to $DST_IP dev $SRC_DEVICE
  9. src $SRC_IP to $DST_IP via $GW dev $SRC_DEVICE
  10. }
复制代码

这里实际上和系统里面命令配置IP地址和路由一样例如:
192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global 相当于: ip addr add 192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global
就是给eth0配置IP地址
路由同理
一般这个区域不需要配置
这里实际上就是给服务器配置真实的IP地址和路由的,在复杂的环境下可能需要配置,一般不会用这个来配置,我们可以直接用vi /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-eth1来配置,切记这里可不是VIP哦,不要搞混淆了,切记切记!

二,VRRPD配置
VRRPD配置包括三个类
VRRP同步组(synchroization group)
VRRP实例(VRRP Instance)VRRP脚本

1,VRRP同步组(synchroization group)配置范例
  1. vrrp_sync_group VG_1 {
  2. group {
  3. http
  4. mysql
  5. }
  6. notify_master /path/to/to_master.sh
  7. notify_backup /path_to/to_backup.sh
  8. notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
  9. notify /path/to/notify.sh
  10. smtp_alert
  11. }
复制代码
其中:
  1. group {
  2. http
  3. mysql
  4. }
复制代码
http和mysql是实例名和下面的实例名一致

  1. notify_master /path/to/to_master.sh:表示当切换到master状态时,要执行的脚本

  2. notify_backup /path_to/to_backup.sh:表示当切换到backup状态时,要执行的脚本

  3. notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
复制代码
notify /path/to/notify.sh:

smtp alter表示切换时给global defs中定义的邮件地址发送右键通知

2,VRRP实例(instance)配置范例
  1. vrrp_instance http {
  2. state MASTER
  3. interface eth0
  4. dont_track_primary
  5. track_interface {
  6. eth0
  7. eth1
  8. }
  9. mcast_src_ip
  10. garp_master_delay 10
  11. virtual_router_id 51
  12. priority 100
  13. advert_int 1
  14. authentication {
  15. auth_type PASS
  16. autp_pass 1234
  17. }
  18. virtual_ipaddress {
  19. #/ brd dev scope label
  20. 192.168.200.17/24 dev eth1
  21. 192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
  22. }
  23. virtual_routes {
  24. # src [to] / via|gw dev scope tab
  25. src 192.168.100.1 to 192.168.109.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
  26. 192.168.110.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
  27. 192.168.111.0/24 dev eth2
  28. 192.168.112.0/24 via 192.168.100.254
  29. }
  30. nopreempt
  31. preemtp_delay 300
  32. debug
  33. }
复制代码

state:state指定instance(Initial)的初始状态,就是说在配置好后,这台 服务器的初始状态就是这里指定的,但这里指定的不算,还是得要通过竞选通过优先级来确定,里如果这里设置为master,但如若他的优先级不及另外一台, 那么这台在发送通告时,会发送自己的优先级,另外一台发现优先级不如自己的高,那么他会就回抢占为master

interface:实例绑定的网卡,因为在配置虚拟IP的时候必须是在已有的网卡上添加的

dont track primary:忽略VRRP的interface错误

track interface:跟踪接口,设置额外的监控,里面任意一块网卡出现问题,都会进入故障(FAULT)状态,例如,用nginx做均衡器的时候,内网必须正常工作,如果内网出问题了,这个均衡器也就无法运作了,所以必须对内外网同时做健康检查

mcast src ip:发送多播数据包时的源IP地址,这里注意了,这里实际上就是在那个地址上发送VRRP通告,这个非常重要,一定要选择稳定的网卡端口来发送,这里相当于heartbeat的心跳端口,如果没有设置那么就用默认的绑定的网卡的IP,也就是interface指定的IP地址

garp master delay:在切换到master状态后,延迟进行免费的ARP(gratuitous ARP)请求

virtual router id:这里设置VRID,这里非常重要,相同的VRID为一个组,他将决定多播的MAC地址

priority 100:设置本节点的优先级,优先级高的为master

advert int:检查间隔,默认为1秒

virtual ipaddress:这里设置的就是VIP,也就是虚拟IP地址,他随着state的变化而增加删除,当state为master的时候就添加,当state为backup的时候删除,这里主要是有优先级来决定的,和state设置的值没有多大关系,这里可以设置多个IP地址

virtual routes:原理和virtual ipaddress一样,只不过这里是增加和删除路由

lvs sync daemon interface:lvs syncd绑定的网卡

authentication:这里设置认证

auth type:认证方式,可以是PASS或AH两种认证方式

auth pass:认证密码

nopreempt:设置不抢占,这里只能设置在state为backup的节点上,而且这个节点的优先级必须别另外的高

preempt delay:抢占延迟

debug:debug级别

notify master:和sync group这里设置的含义一样,可以单独设置,例如不同的实例通知不同的管理人员,http实例发给网站管理员,mysql的就发邮件给DBA

3,VRRP脚本

  1. vrrp_script check_running {
  2.    script "/usr/local/bin/check_running"
  3.    interval 10
  4.    weight 10
  5. }

  6. vrrp_instance http {
  7.    state BACKUP
  8.    smtp_alert
  9.    interface eth0
  10.    virtual_router_id 101
  11.    priority 90
  12.    advert_int 3
  13.    authentication {
  14.    auth_type PASS
  15.    auth_pass whatever
  16.    }
  17.    virtual_ipaddress {
  18.    1.1.1.1
  19.    }
  20.    track_script {
  21.    check_running weight 20
  22.    }
  23. }
复制代码

首先在vrrp_script区域定义脚本名字和脚本执行的间隔和脚本执行的优先级变更
vrrp_script check_running {
script "/usr/local/bin/check_running"
interval 10     #脚本执行间隔
weight 10      #脚本结果导致的优先级变更:10表示优先级+10;-10则表示优先级-10
}
然后在实例(vrrp_instance)里面引用,有点类似脚本里面的函数引用一样:先定义,后引用函数名
track_script {
check_running weight 20
}


注意:VRRP脚本(vrrp_script)和VRRP实例(vrrp_instance)属于同一个级别

LVS配置


如果你没有配置LVS+keepalived那么无需配置这段区域,里如果你用的是nginx来代替LVS,这无限配置这款,这里的LVS配置是专门为keepalived+LVS集成准备的。
注意了,这里LVS配置并不是指真的安装LVS然后用ipvsadm来配置他,而是用keepalived的配置文件来代替ipvsadm来配置LVS,这样会方便很多,一个配置文件搞定这些,维护方便,配置方便是也!

这里LVS配置也有两个配置
一个是虚拟主机组配置
一个是虚拟主机配置

1,虚拟主机组配置文件详解
这个配置是可选的,根据需求来配置吧,这里配置主要是为了让一台realserver上的某个服务可以属于多个Virtual Server,并且只做一次健康检查

virtual_server_group {
# VIP port


fwmark
}

2,虚拟主机配置

virtual server可以以下面三种的任意一种来配置
  1. 1. virtual server IP port
  2. 2. virtual server fwmark int
  3. 3. virtual server group string
复制代码
下面以第一种比较常用的方式来配详细解说一下

virtual_server 192.168.1.2 80 {                     #设置一个virtual server: VIP:Vport
delay_loop 3                                                  # service polling的delay时间,即服务轮询的时间间隔

lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh                        #LVS调度算法
lb_kind NAT|DR|TUN                                      #LVS集群模式                     
persistence_timeout 120                                #会话保持时间(秒为单位),即以用户在120秒内被分配到同一个后端realserver
persistence_granularity               #LVS会话保持粒度,ipvsadm中的-M参数,默认是0xffffffff,即每个客户端都做会话保持
protocol TCP                                                  #健康检查用的是TCP还是UDP
ha_suspend                                                   #suspendhealthchecker’s activity
virtualhost                                        #HTTP_GET做健康检查时,检查的web服务器的虚拟主机(即host:头)

sorry_server                  #备用机,就是当所有后端realserver节点都不可用时,就用这里设置的,也就是临时把所有的请求都发送到这里啦

real_server                     #后端真实节点主机的权重等设置,主要,后端有几台这里就要设置几个
{
weight 1                                                         #给每台的权重,0表示失效(不知给他转发请求知道他恢复正常),默认是1
inhibit_on_failure                                            #表示在节点失败后,把他权重设置成0,而不是冲IPVS中删除

notify_up |   #检查服务器正常(UP)后,要执行的脚本
notify_down | #检查服务器失败(down)后,要执行的脚本

HTTP_GET                                                     #健康检查方式
{
url {                                                                #要坚持的URL,可以有多个
path /                                                             #具体路径
digest                                             
status_code 200                                            #返回状态码
}
connect_port 80                                            #监控检查的端口

bindto                                              #健康检查的IP地址
connect_timeout   3                                       #连接超时时间
nb_get_retry 3                                               #重连次数
delay_before_retry 2                                      #重连间隔
} # END OF HTTP_GET|SSL_GET


#下面是常用的健康检查方式,健康检查方式一共有HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK这些
#TCP方式
TCP_CHECK {
connect_port 80
bindto 192.168.1.1
connect_timeout 4
} # TCP_CHECK

# SMTP方式,这个可以用来给邮件服务器做集群
SMTP_CHECK
host {
connect_ip
connect_port                                      #默认检查25端口
14 KEEPALIVED
bindto
}
connect_timeout
retry
delay_before_retry
# "smtp HELO"?|·-?ê§?à"
helo_name |
} #SMTP_CHECK

#MISC方式,这个可以用来检查很多服务器只需要自己会些脚本即可
MISC_CHECK
{
misc_path | #外部程序或脚本
misc_timeout                                     #脚本或程序执行超时时间

misc_dynamic                                               #这个就很好用了,可以非常精确的来调整权重,是后端每天服务器的压力都能均衡调配,这个主要是通过执行的程序或脚本返回的状态代码来动态调整 weight值,使权重根据真实的后端压力来适当调整,不过这需要有过硬的脚本功夫才行哦
#返回0:健康检查没问题,不修改权重
#返回1:健康检查失败,权重设置为0
#返回2-255:健康检查没问题,但是权重却要根据返回代码修改为返回码-2,例如如果程序或脚本执行后返回的代码为200,#那么权重这回被修改为 200-2
}
} # Realserver
} # Virtual Server

配置文件到此就讲完了,下面是一份未加备注的完整配置文件
  1. global_defs
  2. {
  3. notification_email
  4. {
  5. admin@example.com
  6. }
  7. notification_email_from admin@example.com
  8. smtp_server 127.0.0.1
  9. stmp_connect_timeout 30
  10. router_id node1
  11. }
  12. notification_email
  13. {
  14. admin@example.com
  15. admin@ywlm.net
  16. }

  17. static_ipaddress
  18. {
  19. 192.168.1.1/24 brd + dev eth0 scope global
  20. 192.168.1.2/24 brd + dev eth1 scope global
  21. }
  22. static_routes
  23. {
  24. src $SRC_IP to $DST_IP dev $SRC_DEVICE
  25. src $SRC_IP to $DST_IP via $GW dev $SRC_DEVICE
  26. }

  27. vrrp_sync_group VG_1 {
  28. group {
  29. http
  30. mysql
  31. }
  32. notify_master /path/to/to_master.sh
  33. notify_backup /path_to/to_backup.sh
  34. notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
  35. notify /path/to/notify.sh
  36. smtp_alert
  37. }
  38. group {
  39. http
  40. mysql
  41. }


  42. vrrp_script check_running {
  43.    script "/usr/local/bin/check_running"
  44.    interval 10
  45.    weight 10
  46. }


  47. vrrp_instance http {
  48. state MASTER
  49. interface eth0
  50. dont_track_primary
  51. track_interface {
  52. eth0
  53. eth1
  54. }
  55. mcast_src_ip
  56. garp_master_delay 10
  57. virtual_router_id 51
  58. priority 100
  59. advert_int 1
  60. authentication {
  61. auth_type PASS
  62. autp_pass 1234
  63. }
  64. virtual_ipaddress {
  65. #/ brd dev scope label
  66. 192.168.200.17/24 dev eth1
  67. 192.168.200.18/24 dev eth2 label eth2:1
  68. }
  69. virtual_routes {
  70. # src [to] / via|gw dev scope tab
  71. src 192.168.100.1 to 192.168.109.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
  72. 192.168.110.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
  73. 192.168.111.0/24 dev eth2
  74. 192.168.112.0/24 via 192.168.100.254
  75. }
  76. track_script {
  77. check_running weight 20
  78. }

  79. nopreempt
  80. preemtp_delay 300
  81. debug
  82. }

  83. virtual_server_group {
  84. # VIP port


  85. fwmark
  86. }

  87. virtual_server 192.168.1.2 80 {
  88. delay_loop 3

  89. lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
  90. lb_kind NAT|DR|TUN
  91. persistence_timeout 120
  92. persistence_granularity
  93. protocol TCP
  94. ha_suspend
  95. virtualhost

  96. sorry_server

  97. real_server
  98. {
  99. weight 1
  100. inhibit_on_failure
  101. notify_up |
  102. notify_down |

  103. #HTTP_GET方式
  104. HTTP_GET | SSL_GET
  105. {
  106. url {
  107. path /
  108. digest                                             
  109. status_code 200
  110. }
  111. connect_port 80

  112. bindto
  113. connect_timeout   3
  114. nb_get_retry 3
  115. delay_before_retry 2
  116. }
  117. }
  118. }
复制代码
注意,这里仅仅是罗列,并不是可用的配置文件。里面需要根据自己的时间情况稍加配置才能用
在下面我会根据实际的需求给出我平时的配置案例,在二楼三楼四楼分别给出三个案例
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