Keepalived高可用集群

一、服务介绍

keepalive起初是专为LVS设计的，专门用来监控LVS集群系统红各个服务节点的状态，后来又加入了VRRP的功能，因此不了配合LVS服务外，也可以作为其他服务（nginx，haproxy）的高可用软件，VRRP是virtual router redundancy protocol（虚拟路由器冗余协议）的缩写，VRRP出现的目的就是为了解决静态路由出现的单点故障问题，他能够保证网络的不间断、稳定的运行。所以，keepalive一方面具有LVS（cluster nodes healthchecks）功能，另一方面也具有LVS directors failover功能。

主要功能：实现LB Master主机和backup主机之间故障转义和自动切换。

二、keepalived故障切换转义原理介绍

2.1 切换原理

keepalived directors高可用对之间的故障切换转移，是通过VRRP协议（virtual router redundancy Protocol虚拟路由器冗余协议）来实现的。
在keepalived Directors正常工作时，主director节点会不断的向备节点广播心跳消息，用以告诉备节点自己还活着，当主节点发生故障时，备节点就无法继续检测到主节点的心跳，进而调用自身的接管程序，接管主节点的IP资源及服务。而当主节点恢复故障时，备节点会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务，恢复到原来的自身的备用角色。

2.1 协议介绍
VRRP协议，全称Virtual Router Redundancy Protocol，中文名，虚拟路由冗余协议，VRRP的出现就是为了解决静态路由的单点故障，VRRP是通过一种竞选协议机制来将路有任务交给某台VRRP路由器。
MASTER和BACKUP
在一个VRRP虚拟路由器中，有多台物理的VRRP路由器，但是这多台物理的机器并不同时工作，而是由一台称为MASTER的负责路由工作，其他的都是BACKUP，MASTER并非一成不变，VRRP协议让每个VRRP路由器参与竞选，最终获胜的就是MASTER。MASTER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（多播地址224.0.0.18）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：00-00-5E-00-01-{VRID}。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（VRRP Advertisement 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。
处于安全性考虑，VRRP包使用了加密协议进行加密。

三、keepalived安装、配置、启动

3.1软件的安装

 [root@linux-node1 ~]# cat /etc/redhat-release
 CentOS Linux release 7.5. (Core)
 方法一，直接yum安装：
 [root@linux-node2 ~]# yum install keepalived -y
 方法二，采用编译安装：
 软件下载地址：http://www.keepalived.org/download.html
 [root@linux-node1 ~]# wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-2.0.12.tar.gz
 [root@linux-node1 ~]# mkdir /etc/keepalived
 [root@linux-node1 ~]# cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/      # 拷贝配置文件
 [root@linux-node1 ~]# cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/                           # 拷贝keepalived命令到环境变量默认目录
 [root@linux-node1 ~]# systemctl start keepalived.service                                 # 通过命令启动文件

3.2 MASTER的配置

 [root@linux-node1 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc         # 可选配置，收件人地址，定义服务故障报警的Email地址，当服务发生主备切换或RS节点有故障时，发送报警邮件。
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc    # 可选配置，发件人地址。
   smtp_server 192.168.200.1      # 定义SMTP服务器
   smtp_connect_timeout
   router_id proxy_01             # 是路由标识，在一个局域网里面应该是唯一的
   vrrp_mcast_group4 224.0.0.19
}

vrrp_script chk_nginx_proxy
{
   script "/home/scripts/chk_nginx_proxy.sh"      #定时执行脚本
   interval 2                     # 健康检查周期
   weight
}

vrrp_instance VI_1 {              # 定义一个为VI_1的实例（可以定义多个），备节点也要有相同的实例。
    state MASTER                  # 当前实例角色状态
    interface eth0                # 选择绑定的网络通信接口
    virtual_router_id 77          # 虚拟路由ID标识，最好是数字，MASTER和BACKUP配置相同实例时此ID必须一致
    priority 150                  # 优先级，数字越大优先级越高，MASTER要高于BACKUP，数值最好相差50以上
    advert_int 1                  # 同步通知间隔，M端和B端通信检查时间间隔，单位为秒。
    authentication {              # 权限认证配置
        auth_type PASS            # 建议为PASS方式还有AH方式
        auth_pass 6666            # 密码建议为4位数字
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.7.80              # 虚拟IP，可绑定多个地址，每个地址独占一行。
    }
    track_script {
        chk_nginx_proxy           # 追踪脚本
    }
}

3.3 检查脚本配置，如果检查nginx服务异常，则停止keepalived服务

 [root@linux-node1 ~]# chmod +x /home/scripts/chk_nginx_proxy.sh
 [root@linux-node1 ~]# cat /home/scripts/chk_nginx_proxy.sh
#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" -eq  ]; then
    killall keepalived
fi

3.4 BACKUP的配置

[root@linux-node2 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout
   router_id proxy_02
   vrrp_mcast_group4 224.0.0.19
}

vrrp_script chk_nginx_proxy {
   script "/home/scripts/chk_nginx_proxy.sh"
   interval
   weight
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id
    priority
    advert_int
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.7.80/
    }
}