Linux下Keepalived安装与配置

一、简介

负载平衡是一种在真实服务器集群中分配IP流量的方法，可提供一个或多个高度可用的虚拟服务。在设计负载均衡拓扑时，重要的是要考虑负载均衡器本身的可用性以及它背后的真实服务器。用C编写的类似于layer3, 4 & 7交换机制软件，具备我们平时说的第3层、第4层和第7层交换机的功能。

Keepalived为负载平衡和高可用性提供了框架。负载平衡框架依赖于众所周知且广泛使用的Linux虚拟服务器（IPVS）内核模块，该模块提供第4层负载平衡。Keepalived实现了一组健康检查器，以根据其健康动态地自适应地维护和管理负载平衡的服务器池。虚拟冗余路由协议（VRRP）实现高可用性。VRRP是路由器故障转移的基础砖块。此外，keepalived实现了一组挂钩到VRRP有限状态机，提供低级别和高速协议交互。每个Keepalived框架可以独立使用或一起使用，以提供弹性基础设施。

在这种情况下，负载平衡器也可以被称为导向器或LVS路由器。

简而言之，Keepalived提供了两个主要功能：

• 健康检查LVS系统
• 实施VRRPv2堆栈以处理负载均衡器故障转移

Keepalived使用四个Linux内核组件：

1. LVS框架：使用getsockopt和setsockopt调用来获取和设置套接字上的选项。
2. Netfilter框架：支持NAT和伪装的IPVS代码。
3. Netlink接口：设置和删除网络接口上的VRRP虚拟IP。
4. 组播：将VRRP通告发送到保留的VRRP MULTICAST组（224.0.0.18）。

上图是Keepalived的功能体系结构，大致分两层：用户空间（user space）和内核空间（kernel space）。
内核空间：主要包括IPVS（IP虚拟服务器，用于实现网络服务的负载均衡）和NETLINK（提供高级路由及其他相关的网络功能）两个部份。
用户空间：

• WatchDog：负载监控checkers和VRRP进程的状况
• VRRP Stack：负载负载均衡器之间的失败切换FailOver，如果只用一个负载均稀器，则VRRP不是必须的。
• Checkers：负责真实服务器的健康检查healthchecking，是keepalived最主要的功能。换言之，可以没有VRRP Stack，但健康检查healthchecking是一定要有的。
• IPVS wrapper：用户发送设定的规则到内核ipvs代码
• Netlink Reflector：用来设定vrrp的vip地址等。

Keepalived的所有功能是配置keepalived.conf文件来实现的。

二、安装keepalived

2.1 方法一：yum方式

1、yum安装

安装依赖包

[root@localhost ~]# yum install -y curl gcc openssl-devel libnl3-devel net-snmp-devel
[root@localhost ~]# yum install -y keepalived

2、初始化及启动

[root@localhost ~]# systemctl start keepalived   //启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl enable keepalived  //加入开机启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl restart keepalived  //重新启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl status keepalived   //查看keepalived状态

2.2方法二、源码包

1、安装keepalived，需要安装依赖包openssl-devel，可是无奈服务器不允许使用网络，无法使用yum安装，所以研究了下如何离线安装，进入了很多坑，所以记录分享下

前提：基于redhat 6.5或者CentOS 6.5

#rpm -e --nodeps keyutils-libs-1.4-4.el6.x86_64
rpm -ivh keyutils-libs-1.4-5.el6.x86_64.rpm
rpm -ivh keyutils-libs-devel-1.4-5.el6.x86_64.rpm 
rpm -ivh libsepol-devel-2.0.41-4.el6.x86_64.rpm

#rpm -e --nodeps libselinux-utils-2.0.94-5.3.el6_4.1.x86_64
#rpm -Uvh libselinux-2.0.94-5.8.el6.x86_64.rpm   
rpm -ivh libselinux-devel-2.0.94-5.8.el6.x86_64.rpm
#rpm -e --nodeps krb5-libs-1.10.3-10.el6_4.6.x86_64
rpm -ivh krb5-libs-1.10.3-42.el6.x86_64.rpm
#rpm -e --nodeps libcom_err-1.41.12-18.el6.x86_64
rpm -ivh libcom_err-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm 
rpm -ivh libcom_err-devel-1.41.12-22.el6.x86_64.rpm
rpm -ivh krb5-devel-1.10.3-42.el6.x86_64.rpm
rpm -ivh zlib-devel-1.2.3-29.el6.x86_64.rpm 
#rpm -e --nodeps openssl-1.0.1e-15.el6.x86_64
rpm -ivh openssl-1.0.1e-42.el6.x86_64.rpm 
rpm -ivh openssl-devel-1.0.1e-42.el6.x86_64.rpm

OK，安装成功

2、官网下载keepalived的最新版本，解压并安装

[root@localhost src]# pwd
/usr/local/src
[root@localhost src]# wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-2.0.13.tar.gz
[root@localhost src]# tar xvf keepalived-2.0.13.tar.gz
[root@localhost src]# cd keepalived-2.0.13
[root@localhostr keepalived-2.0.13]# ./configure --prefix=/usr/local/keepalived

a. 系统出现警告信息“*** WARNING - this build will not support IPVS with IPv6. Please install libnl/libnl-3 dev libraries to support IPv6 with IPVS.”，具体日志如下：

Keepalived configuration
------------------------
Keepalived version       : 2.0.13
Compiler                 : gcc
Preprocessor flags       : 
Compiler flags           : -Wall -Wunused -Wstrict-prototypes -Wextra -g -O2
Linker flags             : 
Extra Lib                :  -lcrypto  -lssl 
Use IPVS Framework       : Yes
IPVS use libnl           : No
IPVS syncd attributes    : No
IPVS 64 bit stats        : No
fwmark socket support    : Yes
Use VRRP Framework       : Yes
Use VRRP VMAC            : Yes
Use VRRP authentication  : Yes
With ip rules/routes     : Yes
SNMP vrrp support        : No
SNMP checker support     : No
SNMP RFCv2 support       : No
SNMP RFCv3 support       : No
DBUS support             : No
SHA1 support             : No
Use Debug flags          : No
Stacktrace support       : No
Memory alloc check       : No
libnl version            : None
Use IPv4 devconf         : No
Use libiptc              : No
Use libipset             : No
init type                : upstart
Build genhash            : Yes
Build documentation      : No

*** WARNING - this build will not support IPVS with IPv6. Please install libnl/libnl-3 dev libraries to support IPv6 with IPVS.

解决方案一：（在线安装）

执行yum命令yum -y install libnl libnl-devel解决上述警告问题

[root@localhost keepalived-2.0.13]# yum -y install libnl libnl-devel

解决方案二：（离线安装）

离线安装libnl-devel包，从网上下载libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm包，执行rpm -ivh libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm命令。

[root@localhost other-packages]# wget http://mirror.centos.org/centos/6/os/x86_64/Packages/libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm
####执行wget命令是从另外一台可以连接外网的服务器上下载libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm包的命令，可以忽略，只是为大家提供个下载libnl-devel地址####

[root@localhost other-packages]# rpm -ivh libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64.rpm 
Preparing...                ########################################### [100%]
	package libnl-devel-1.1.4-2.el6.x86_64 is already installed

安装完成以后，重新执行configure命令

[root@localhost keepalived-2.0.13]# ./configure --prefix=/usr/local/keepalived

b. 系统出现错误信息“configure: error: libnfnetlink headers missing”，具体日志如下：

checking for nl_socket_modify_cb in -lnl... yes
checking for linux/rtnetlink.h... yes
checking libnfnetlink/libnfnetlink.h usability... no
checking libnfnetlink/libnfnetlink.h presence... no
checking for libnfnetlink/libnfnetlink.h... no
configure: error: libnfnetlink headers missing

解决方案一：（在线安装）

执行yum命令yum install -y libnfnetlink-devel解决上述错误问题

[root@localhost keepalived-2.0.13]# yum install -y libnfnetlink-devel

解决方案二：（离线安装）

Linux执行wget下载rpm包（离线安装libnfnetlink包时所需rpm包，执行wget下载libnfnetlink rpm包命令，此步可以忽略，只是为大家提供个下载libnfnetlink地址），具体命令如下：

wget ftp://mirror.switch.ch/mirror/centos/6/os/x86_64/Packages/libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm
wget ftp://mirror.switch.ch/mirror/centos/6/os/x86_64/Packages/libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm

执行rpm -ivh libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm命令安装libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm包，具体如下：

[root@localhost other-packages]# rpm -ivh libnfnetlink-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm 
Preparing...                ########################################### [100%]
   1:libnfnetlink           ########################################### [100%]

执行rpm -ivh libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm命令安装libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm包，具体如下：

[root@localhost other-packages]# rpm -ivh libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm
Preparing...                ########################################### [100%]
   1:libnfnetlink-devel     ########################################### [100%]

安装完成以后，重新执行configure命令

[root@localhost keepalived-2.0.13]# ./configure --prefix=/usr/local/keepalived

c. 编译keepalived不会出现上述警告和其他错误，执行make && make install命令进行安装：

[root@localhost keepalived-2.0.13]# make && make install

至此Keepalived编译并安装结束，在下一篇文章中会详解介绍Nginx搭配Keepalived的详细配置和使用方法，欢迎大家收藏本站素文宅博客。

使用命令 /usr/local/keepalived/sbin -h 参看各启动参数，启动命令：

[root@localhost keepalived-2.0.13]# ./sbin/keepalived -f /usr/local/keepalived/etc/keepalived.conf

制作快捷启动，在源文件的目录./keepalived-2.0.13/keepalived/etc/init.d下有两个个快捷启动文件和生成/usr/local/keepalived目录下一个配置文件需要复制，具体执行如下命令：

[root@localhost keepalived-2.0.13]#  cp ./keepalived-2.0.13/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d/
[root@localhost keepalived-2.0.13]#  cp  /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/
[root@localhost keepalived-2.0.13]#  cp ./keepalived-2.0.13/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/keepalived

这样就可以执行service keepalived [start | stop | reload | restart ]命令。

启动报“Starting keepalived: /bin/bash: keepalived: command not found”错误，具体日志如下：

[root@localhost /]# service keepalived start
正在启动 keepalived：/bin/bash: keepalived: command not found
                                                           [失败]

解决方案：

[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/
[root@localhost /]# service keepalived start
正在启动 keepalived：                                      [确定]
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/

有上述日志信息，表示启动成功。

[root@localhost keepalived-2.0.13]# make && make install

完成后会在以下路径生成：

/usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf
/usr/local/etc/sysconfig/keepalived
/usr/local/keepalived/sbin/keepalived

3、初始化及启动

# keepalived启动脚本变量引用文件，默认文件路径是/etc/sysconfig/，也可以不做软链接，直接修改启动脚本中文件路径即可（安装目录下）
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/keepalived

# 将keepalived主程序加入到环境变量（安装目录下）
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/keepalived

# keepalived启动脚本（源码目录下），放到/etc/init.d/目录下就可以使用service命令便捷调用
[root@localhost /]# cp /usr/local/src/keepalived-2.0.13/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d/keepalived

# 将配置文件放到默认路径下
[root@localhost /]# mkdir /etc/keepalived
[root@localhost /]# cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf

加为系统服务：chkconfig --add keepalived

开机启动：chkconfig keepalived on

查看开机启动的服务：chkconfig --list

启动、关闭、重启service keepalived start|stop|restart

三、keepalived.conf配置文件说明

方案一：

keepalived服务安装完成之后，后面的主要工作就是在keepalived.conf文件中配置HA和负载均衡。一个功能比较完整的常用的keepalived配置文件，主要包含三块：全局定义块、VRRP实例定义块和虚拟服务器定义块。全局定义块是必须的，如果keepalived只用来做ha，虚拟服务器是可选的。下面是一个功能比较完整的配置文件模板：

#全局定义块
global_defs {
    # 邮件通知配置
    notification_email {
        email1
        email2
    }
    notification_email_from email
    smtp_server host
    smtp_connect_timeout num

    lvs_id string
    router_id string    ## 标识本节点的字条串,通常为hostname
}

#VRRP 实例定义块
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  IP addresses @IP
        @IP
        @IP
    }
}

#虚拟服务器定义块
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
        }
    }
}

方案二：

keepalived服务控制

systemctl enable keepalived.service #设置开机自动启动

systemctl disable keepalived.service     #取消开机自动启动

systemctl start keepalived.service       #启动服务

systemctl restart keepalived.service     #重启服务

systemctl stop keepalived.service         #停止服务

systemctl status keepalived.service      #查看服务状态

设置防火墙打开

firewall-cmd --permanent–-add-service=keepalived

firewall-cmd --reload

再次强调：Keepalived的所有功能是配置keepalived.conf文件来实现的。

2.2 配置文件的详细说明

keepalived.conf的配置

如下图所示：

主机配置:

备机配置：

全局定义块

1、email通知（notification_email、smtp_server、smtp_connect_timeout）：用于服务有故障时发送邮件报警，可选项，不建议用。需要系统开启sendmail服务，建议用第三独立监控服务，如用nagios全面监控代替。
2、lvs_id：lvs负载均衡器标识，在一个网络内，它的值应该是唯一的。
3、router_id：用户标识本节点的名称，通常为hostname
4、花括号｛｝：用来分隔定义块，必须成对出现。如果写漏了，keepalived运行时不会得到预期的结果。由于定义块存在嵌套关系，因此很容易遗漏结尾处的花括号，这点需要特别注意。

VRRP实例定义块

1. vrrp_sync_group：同步vrrp级，用于确定失败切换（FailOver）包含的路由实例个数。即在有2个负载均衡器的场景，一旦某个负载均衡器失效，需要自动切换到另外一个负载均衡器的实例是哪
2. group：至少要包含一个vrrp实例，vrrp实例名称必须和vrrp_instance定义的一致
3. vrrp_instance：vrrp实例名
   1> state：实例状态，只有MASTER 和 BACKUP两种状态，并且需要全部大写。抢占模式下，其中MASTER为工作状态，BACKUP为备用状态。当MASTER所在的服务器失效时，BACKUP所在的服务会自动把它的状态由BACKUP切换到MASTER状态。当失效的MASTER所在的服务恢复时，BACKUP从MASTER恢复到BACKUP状态。
   2> interface：对外提供服务的网卡接口，即VIP绑定的网卡接口。如：eth0，eth1。当前主流的服务器都有2个或2个以上的接口（分别对应外网和内网），在选择网卡接口时，一定要核实清楚。
   3> mcast_src_ip：本机IP地址
   4> virtual_router_id：虚拟路由的ID号，每个节点设置必须一样，可选择IP最后一段使用，相同的 VRID 为一个组，他将决定多播的 MAC 地址。
   5> priority：节点优先级，取值范围0～254，MASTER要比BACKUP高
   6> advert_int：MASTER与BACKUP节点间同步检查的时间间隔，单位为秒
   7> lvs_sync_daemon_inteface：负载均衡器之间的监控接口,类似于 HA HeartBeat 的心跳线。但它的机制优于 Heartbeat，因为它没有“裂脑”这个问题,它是以优先级这个机制来规避这个麻烦的。在 DR 模式中，lvs_sync_daemon_inteface与服务接口interface使用同一个网络接口
   8> authentication：验证类型和验证密码。类型主要有 PASS、AH 两种，通常使用PASS类型，据说AH使用时有问题。验证密码为明文，同一vrrp 实例MASTER与BACKUP使用相同的密码才能正常通信。
   9> smtp_alert：有故障时是否激活邮件通知
   10> nopreempt：禁止抢占服务。默认情况，当MASTER服务挂掉之后，BACKUP自动升级为MASTER并接替它的任务，当MASTER服务恢复后，升级为MASTER的BACKUP服务又自动降为BACKUP，把工作权交给原MASTER。当配置了nopreempt，MASTER从挂掉到恢复，不再将服务抢占过来。
   11> virtual_ipaddress：虚拟IP地址池，可以有多个IP，每个IP占一行，不需要指定子网掩码。注意：这个IP必须与我们的设定的vip保持一致。

虚拟服务器virtual_server定义块

1. virtual_server：定义一个虚拟服务器，这个ip是virtual_ipaddress中定义的其中一个，后面一个空格，然后加上虚拟服务的端口号。
   1> delay_loop：健康检查时间间隔，单位：秒
   2> lb_algo：负载均衡调度算法，互联网应用常用方式为wlc或rr
   3> lb_kind：负载均衡转发规则。包括DR、NAT、TUN 3种，一般使用路由（DR）转发规则。
   4> persistence_timeout：http服务会话保持时间，单位：秒
   5> protocol：转发协议，分为TCP和UDP两种
2. real_server：真实服务器IP和端口，可以定义多个
   1> weight：负载权重，值越大，转发的优先级越高
   2> notify_down：服务停止后执行的脚本
   3> TCP_CHECK：服务有效性检测
   * connect_port：服务连接端口
   * connect_timeout：服务连接超时时长，单位：秒
   * nb_get_retry：服务连接失败重试次数
   * delay_before_retry：重试连接间隔，单位：秒