1.1 背景：
最近有客戶在雲上使用keepalived的實作應用高可用的場景，對keepalived的相關知識進行總結，虛機進行的安裝測試，對相關測試進行記錄
環境：
| 作業系統 | 節點名稱 | IP位址 | VIP |
|---|---|---|---|
| centos-7.6 | keepalived001 | 172.20.128.5 | 172.20.128.100 |
| keepalived002 | 172.20.128.6 |
1.2 keepalived介紹
Keepalived軟體起初是專為LVS負載均衡軟體設計的，用來管理并監控LVS叢集系統中各個服務節點的狀态，後來又加入了可以實作高可用的VRRP功能。是以，Keepalived除了能夠管理LVS軟體外，還可以作為其他服務（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解決方案軟體。Keepalived軟體主要是通過VRRP協定實作高可用功能的。VRRP是Virtual Router RedundancyProtocol(虛拟路由器備援協定）的縮寫，VRRP出現的目的就是為了解決靜态路由單點故障問題的，它能夠保證當個别節點當機時，整個網絡可以不間斷地運作。是以，Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能，同時還具有對LVS下面節點進行健康檢查的功能，另一方面也可實作系統網絡服務的高可用功能。
1.3 keepalived服務的三個重要功能
* 管理LVS負載均衡軟體
* 實作LVS叢集節點的健康檢查中
* 網絡服務的高可用性（failover）
1.4 Keepalived高可用故障切換轉移原理Keepalived高可用服務對之間的故障切換轉移，是通過 VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虛拟路由器備援協定）來實作的。在 Keepalived服務正常工作時，主 Master節點會不斷地向備節點發送（多點傳播的方式）心跳消息，用以告訴備Backup節點自己還活看，當主 Master節點發生故障時，就無法發送心跳消息，備節點也就是以無法繼續檢測到來自主 Master節點的心跳了，于是調用自身的接管程式，接管主Master節點的 IP資源及服務。而當主 Master節點恢複時，備Backup節點又會釋放主節點故障時自身接管的IP資源及服務，恢複到原來的備用角色。
1.5 VRRP原理VRRP ,全 稱 Virtual Router Redundancy Protocol ,中文名為虛拟路由備援協定 ，VRRP的出現就是為了解決靜态路由的單點故障問題。
VRRP的工作過程：
* 虛拟路由器中的路由器根據優先級選舉出Master。Master路由器通過發送ARP封包，将自己的虛拟MAC位址通知給與它連接配接的裝置或者主機，進而承擔封包轉發任務；
* Master路由器周期性發送VRRP封包，以公布其配置資訊（優先級等）和工作狀況；
* 如果Master路由器出現故障，虛拟路由器中的Backup路由器将根據優先級重新選舉新的Master；
* 虛拟路由器狀态切換時，Master路由器由一台裝置切換為另外一台裝置，新的Master路由器隻是簡單地發送一個攜帶虛拟路由器的MAC位址和虛拟IP位址資訊的免費ARP封包，這樣就可以更新與它連接配接的主機或裝置中的ARP相關資訊。網絡中的主機感覺不到Master路由器已經切換為另外一台裝置。
* Backup路由器的優先級高于Master路由器時，由Backup路由器的工作方式（搶占方式和非搶占方式）決定是否重新選舉Master。
VRRP的主要作用：
* Master路由器的選舉；
* Master路由器狀态的通告；
* 同時，為了提高安全性，VRRP還提供了認證功能；下面将從上述三個方面詳細介紹VRRP的工作過程。
1、Master的選舉過程：
* 如果VRRP封包中Master路由器的優先級高于自己的優先級，則路由器保持在Backup狀态；
* 如果VRRP封包中Master路由器的優先級低于自己的優先級，采用搶占工作方式的路由器将搶占成為Master狀态，周期性地發送VRRP封包，采用非搶占工作方式的路由器仍保持Backup狀态；
* 如果在一定時間内沒有收到VRRP封包，則路由器切換為Master狀态。
VRRP優先級的取值範圍為0到255（數值越大表明優先級越高），可配置的範圍是1到254，優先級0為系統保留給路由器放棄Master位置時候使用，255則是系統保留給IP位址擁有者使用。當路由器為IP位址擁有者時，其優先級始終為255。是以，當虛拟路由器記憶體在IP位址擁有者時，隻要其工作正常，則為Master路由器。
2、 Master路由器狀态的通告
* Master路由器周期性地發送VRRP封包，在虛拟路由器中公布其配置資訊（優先級等）和工作狀況。Backup路由器通過接收到VRRP封包的情況來判斷Master路由器是否工作正常。
* Master路由器主動放棄Master地位（如Master路由器退出虛拟路由器）時，會發送優先級為0的VRRP封包，緻使Backup路由器快速切換變成Master路由器。這個切換的時間稱為Skew time，計算方式為：（256－Backup路由器的優先級）/256，機關為秒。
* 當Master路由器發生網絡故障而不能發送VRRP封包的時候，Backup路由器并不能立即知道其工作狀況。Backup路由器等待一段時間之後，如果還沒有接收到VRRP封包，那麼會認為Master路由器無法正常工作，而把自己更新為Master路由器，周期性發送VRRP封包。如果此時多個Backup路由器競争Master路由器的位置，将通過優先級來選舉Master路由器。Backup路由器預設等待的時間稱為Master_Down_Interval，取值為：（3×VRRP封包的發送時間間隔）＋Skew time，機關為秒。
* 在性能不夠穩定的網絡中，Backup路由器可能因為網絡堵塞而Master_Down_Interval期間沒有收到Master路由器的封包，而主動搶占為Master位置，如果此時原Master路由器的封包又到達了，就會出現虛拟路由器的成員頻繁的進行Master搶占現象。為了緩解這種現象的發生，特制定了延遲等待定時器。它可以使得Backup路由器在等待了Master_Down_Interval後，再等待延遲等待時間。如在此期間仍然沒有收到VRRP封包，則此Backup路由器才會切換為Master路由器，對外發送VRRP封包。
* Backup路由器在Master路由器壞掉之後，正常情況下需要等待Master_Down_Interval才能切換為新的Master的位置，這段時間内主機将無法正常通信，因為此時沒有Master裝置替它轉發封包。為了解決這個網絡故障，Backup裝置提供了一個監聽Master工作狀态的功能，使得Master路由器壞掉之後Backup能夠立即切換成為新的Master路由器，維持網絡通訊。Backup路由器監視Master路由器采用的是具有快速檢測功能的BFD技術。在Backup裝置上使用該技術監視Master路由器的狀态，一旦Master路由器發生故障，Backup就可以自動切換成為新的Master路由器，将切換時間縮短到毫秒級。
二 Keepalived的安裝
1、環境：
* yum install epel-release -y
* yum -y install keepalived
2、配置檔案編輯
! Configuration File for keepalived
global_defs {
router_id 001
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 51
priority 150
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.20.128.100
} router_id 002
#狀态參數 master/backup
state MASTER
# 虛IP位址放置的網卡位置
interface eth0
# 同一家族要一直，同一個叢集id一緻
virtual_router_id 51
# 優先級決定是主還是備,越大越優先
priority 100
#主備通訊時間間隔
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.20.128.100
# 裝置之間使用的虛拟ip位址
} 在keepalived001上把程序殺掉，可以看到服務自動被backup接管并成為master向外發vrrp的消息。如下圖：
在keepalived001上啟動程序，發現keepalived又成為主
三 keepalived 搶占式 和 非搶占式
搶占式
搶占模式是指當keepalived的某台機器挂了之後VIP漂移到了備節點，當主節點恢複後主動将VIP再次搶回，keepalived預設工作在搶占模式下。搶占式有三種情況：
* 兩台都為master，server1的優先級比server2的高，keepalived啟動後server1為主，server1出問題的時候server2接管，server1恢複後再次提升為master角色。 實驗環境如上面的截圖，keepalived001和keepalived002均為master節點，節點keepalived001的優先級為150，keepalived002為優先級100，當keepalived001上的keepalived被殺掉後keepalived002接管，keepalived001節點上的keepalived程序開啟後自動搶占vip。
* server1為master ,server2為backup，server1的優先級高于server2,當server1出現故障的時候切到server2，此時server2提升為master,當server1恢複的時候，因server1的優先級比較高server1重新更新為master。 實作環境如下圖所示：
server1為master ,server2為backup，server1的優先級低于server2，服務啟動時由于server2的優先級高，将提升為master, server1為backup，當server2故障的時候，server1接管，當server2恢複後接管變為master,server1降級為backup。
總結：搶占模式下，哪個server的優先級高，則為master, 與配置檔案state配置的狀态無關。
非搶占式
非搶占模式則是當主節挂了再次起來後不再搶回VIP。兩個節點的state都必須配置為BACKUP，兩個節點都必須加上配置 nopreempt。
server1和server2都為backup。我們要注意啟動server服務的啟動順序，先啟動的更新為master，與優先級無關。且配置檔案中必須配置nopreempt。
實驗環境：
兩台伺服器的keepalived的程序都殺掉，先啟動keepalived001節點上的程序，此時可以看到雖然keepalived001的節點的優先級低，但依然是keepalived001的狀态為master狀态。
然後殺掉keepalived001上的keepalived程序，會看到keepalived002由BACKUP狀态變為master，搶占了vip服務。
當在keepalived001上啟動了程序之後，vip随機立即釋放掉，依舊為BACKUP狀态，keepalived002上沒有新日志産生，依舊是MASTER狀态，說明沒有vip的搶占。