开发笔记:keepalived工作原理与配置文件讲解

1、简介

Keepalived：高可用或热备软件，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不可用)的发生，keepalived就是VRRP协议的实现。

2、原理

keepalived采用是模块化设计，不同模块实现不同的功能，keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。 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 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；

可基于脚本检查对IPVS后端服务器健康状况进行检查。 vrrp：VRRPD子进程，VRRPD子进程就是来实现VRRP协议的，以上是主要组件；下面是其他库： 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，各司其职相互配合。

        3、架构图

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：vrrpd子进程

子进程：healthchecker子进程

由上图可知，两个子进程都被系统WatchDog看管，两个子进程各自实现自己的事，healthchecker子进程实现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，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

4、工作原理

      keepalived是一个类似于layer3, 4 & 5交换机制的软件，也就是第3层、第4层和第5层交换,分别工作在IP/TCP协议栈的IP层、TCP层、应用层，原理分别如下：Layer3： Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既Ping）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除(这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机)。Layer3方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。 Layer4: Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。

Layer5： Layer5就是工作在具体的应用层了，比Layer3,Layer4要复杂，在网络上占用的带宽也要大一些。Keepalived将根据用户的设定检查服务器相应服务是否运行正常，如果没有正常运行，则Keepalived将把服务器从服务器群中剔除。

 　　5、vrrp协议介绍

VRRP协议简介

在现实的网络环境中，两台需要通信的主机大多数情况下并没有直接的物理连接。对于这样的情况，它们之间路由怎样选择？主机如何选定到达目的主机的下一跳路由，这个问题通常的解决方法有二种：

在主机上使用动态路由协议(RIP、OSPF等)

 在主机上配置静态路由

很明显，在主机上配置动态路由是非常不切实际的，因为管理、维护成本以及是否支持等诸多问题。配置静态路由就变得十分流行，但路由器(或者说默认网关default gateway)却经常成为单点。

VRRP的目的就是为了解决静态路由单点故障问题。

VRRP通过一竞选(election)协议来动态的将路由任务交给LAN中虚拟路由器中的某台VRRP路由器。

工作机制

在一个VRRP虚拟路由器中，有多台物理的VRRP路由器，但是这多台的物理的机器并不能同时工作，而是由一台称为MASTER的负责路由工作，其它的都是BACKUP，MASTER并非一成不变，VRRP让每个VRRP路由器参与竞选，最终获胜的就是MASTER。MASTER拥有一些特权，比如 拥有虚拟路由器的IP地址，我们的主机就是用这个IP地址作为静态路由的。拥有特权的MASTER要负责转发发送给网关地址的包和响应ARP请求。

VRRP通过竞选协议来实现虚拟路由器的功能，所有的协议报文都是通过IP多播(multicast)包形式发送的。虚拟路由器由VRID(范围0-255)和一组IP地址组成，对外表现为一个周知的MAC地址。所以，在一个虚拟路由 器中，不管谁是MASTER，对外都是相同的MAC和IP(称之为VIP)。客户端主机并不需要因为MASTER的改变而修改自己的路由配置，对他们来说，这种主从的切换是透明的。

在一个虚拟路由器中，只有作为MASTER的VRRP路由器会一直发送VRRP广告包(VRRPAdvertisement message)，BACKUP不会抢占MASTER，除非它的优先级(priority)更高。当MASTER不可用时(BACKUP收不到广告包)， 多台BACKUP中优先级最高的这台会被抢占为MASTER。这种抢占是非常快速的(<1s)，以保证服务的连续性。

6、配置文件keepalived.conf 的介绍