keepalived+LVS

Keepalived的功能

轻量级的高可用解决方案。与Heartbeat相比，主要通过虚拟路由冗余来实现高可用功能。Keepalived 运行在LVS之上，主要功能是实现真实主机的故障隔离及负载均衡器间的失败切换。根据TCP/IP参考模型的第3、4、5层交换机制检测每个服务节点的状态，如果某个节点出现故障，Keepalived 将检测到，并将出现故障的服务器节点从集群中剔除，而在节点恢复正常后，Keepalived 又自动将此节点重新加到集群中。这些工作全部自动完成。

Keepalived的工作原理：

在网络层（3）：Keepalived通过ICMP协议向集群中的每个节点发送ICMP数据包。如果某个节点没有返回响应数据包，那么就会认为此节点发生了故障。

在传输层（4）：Keepalived利用TCP协议的端口连接和扫描技术来判断集群节点是否正常。若某个端口没有响应数据返回，就会认为此端口对应的节点有故障。

在应用层（7）：用户自定义Keepalived的工作方式，而Keepalived将根据用户的设定检测各种程序或服务是否正常，当与用户设定不一致时，则认为有故障。

 

VRRP（虚拟路由器冗余协议）

主备模式的协议。

主路由器（MASTER）：VRRP可以将多台物理路由器设备虚拟成一个虚拟路由器，这个虚拟路由器通过虚拟IP对外提供服务，而在虚拟路由器内部同一时间只有一台物理路由器对外提供服务，这台提供服务的物理路由器被称为主路由器。

备份路由器（BACKUP）： 虚拟路由器中的其他物理路由器不拥有对外的虚拟IP，也不对外提供网络功能，仅接受MASTER的VRRP状态通告信息，这些路由器被称为备份路由器。

工作原理：

MASTER由选举算法产生，它拥有对外服务的虚拟IP，提供各种网络功能，它会一直发送VRRP数据包。而处于BACKUP角色的路由器只接收MASTER发来的报文信息，用来监控MASTER的运行状态。因而当主路由器失效时，处于BACKUP的路由器进行选举，优先级高的BACKUP将成为新的MASTER。

一、实验环境

172.25.18.11 server1.ling.com

172.25.18.12 server2.ling.com

 

172.25.18.15 server5.ling.com

172.25.18.16 server6.ling.com

Selinux、防火墙关闭，个主机间进行解析

实验中用的是keepalived.x86_64的1.2.7-3.el6版本。

 

二、keepalived的安装与配置

两个主机同时安装keepalived

[root@server5 ~]# yum install -y keepalived

[root@server5 ~]# cd /etc/keepalived/

[root@server5 keepalived]# vim keepalived.conf

keepalived的所有配置均在/etc/keepalived/keepalived.conf文件中完成。由于此文件可配置的选项比较多，根据配置文件所实现的功能，一般将keepalived配置分为三类：全局配置、VRPPD配置和LVS配置。
全局配置：以global_defs作为标识，在global_defs区域内的都是全局配置选项。notification_email，用于设置报警邮件地址，开启此功能，需要开启本机的sendmail服务；

notification_email_from，设置邮件的发送地址；

router_id，表示运行keepalived服务器的一个标识，是发邮件时显示在邮件主题中的信息。

VRRPD配置：keepalived所有配置的核心，主要用来实现keepalived的高可用功能。从结构上来说，VRRPD配置又可分为VRRP同步组配置和VRRP实例配置。本次实验中没有涉及到同步组的配置，在此，就不做讲述。

  vrrp_instance，是VRRP实例开始的标识，后跟VRRP实例名；

  state，用于指定keepalived的角色，MASTER表示是主服务器，BACKUP是备用服务器；

  interface，用于指定HA监测网络的接口；

  virtual_router_id，虚拟路由标识，同一个VRRP实例使用唯一的标识；

  priority，用于定义节点优先级，数字越大表示节点的优先级越高；

  advert_int，定义主备节点间同步检查的时间间隔，单位为秒；

  authentication，定义节点间通信验证类型和密码；

  virtual_ipaddress，用于设置虚拟IP地址，即浮动IP。当keepalived由主节点切换到备份节点时，IP也跟着切换到备份节点。

LVS配置：keepalived是LVS的扩展项目，因而，两者很容易进行整合。LVS的配置以virtual_server作为开始标识，此段由real_server和健康检测两部分组成。

  virtual_server，设置虚拟服务器开始的标识，后跟IP和端口，之间用空格隔开；

  delay_loop，设置健康检查的时间间隔，单位为秒；

  lb_algo，设置负载调度算法，可用的有rr,wrr,lc,wlc,lblc,sh,dh等

  Lb_kind，设置LVS实现负载均衡的机制，有DR、NAT、TUL、FULLNAT；

  protocol，转发协议类型，有TCP、UDP两种；

  real_server，用来指定real_server节点，后跟真是的IP和端口；

  weight，设置节点的权重，数字越大，权值越高，可为性能较高的服务器设置较高的权值；

  TCP_CHECK，定义健康检查的类型。常见的有TCP_CHECK，HTTP_GET，SSL_GET，SMTP_CHECK。

 

[root@server5 keepalived]# scp keepalived.conf 172.25.18.16:/etc/keepalived/

由于keepalived主备节点的配置文件差别不大，可直接拷贝主节点文件到备份节点，再稍作修改。主要做两处修改，如上图所示，将备份节点的状态改为BACKUP，并将priority的值调小。在一个一主多备的keepalived集群中，priority值最大的将称为集群中的MASTER节点，而其他节点都是备份节点。当MASTER发生故障时，BACKUP节点之间将进行“民主选举”，通过priority和weight的计算，选出新的MASTER节点接管集群服务。

 

三、测试

1、启动过程分析

开启两个节点上的keepalived服务

[root@server5 ha.d]# /etc/init.d/keepalived start

[root@server6 ha.d]# /etc/init.d/keepalived start

 

在主节点上查看

keepalived正常启动后共启动了三个进程，其中一个父进程，负责监控两个子进程（vrrp子进程和heartcheckers子进程）。并且进入MASTER角色，将虚拟IP也添加到了主节点上。

2、故障切换

[root@server5 ha.d]# /etc/init.d/keepalived stop

关闭主节点的keepalived服务，在备份节点上进行查看

从日志信息可以看出，在MASTER节点出现故障后，备用节点将立刻检测到，然后由BACKUP状态变为MASTER，并且接管了之前MASTER主机的虚拟IP资源。

  keepalived在故障发生时进行切换的速度是非常快的，只有几秒时间，几乎没有延时等待时间。

 

3、故障恢复切换

  当出现故障的主节点恢复正常后，会自动从备份节点夺取资源。

[root@server5 ~]# /etc/init.d/keepalived start

从日志可知，主节点恢复正常后，会自动切换到MASTER状态，并夺回集群资源与虚拟IP。