1.概述
KeepAlived主要有兩個功能：
(1).能夠對RealServer進行健康狀況檢查，支援4層、5層和7層協定進行健康檢查；
(2).對負載均衡排程器實作高可用，防止Director單點故障。
在keepalived設計之初，它隻是LVS周邊的一個輔助工具，用于LVS的監控狀況檢查，是以它和LVS的相容性非常好。如果某一個realserver節點宕了，keepalived會将此節點從管理清單中踢出去，當此節點恢複後又将此節點加回管理清單，這樣能夠就讓realserver負載均衡變的智能化。但是，此時的排程器存在單點故障的可能性，是以有必要對其實作高可用。
實作LVS高可用可以使用多種軟體來實作，如heartbeat，但是heartbeat本身不能實作ipvs的健康狀況檢查，需要搭配Ldirectord(安裝完heartbeat就有了)來進行健康檢查。所幸的是keepalived後來也加入了高可用的功能，而且配置起來也相當簡單。相比于heartbeat+Ldirectord，keepalived的檢查速度極快，故障轉移也極快，布置也簡單的多。是以一般來說，要管理ipvs，都會選擇使用keepalived。下圖列出了建構LVS高可用的幾種工具：
keepalived實作故障轉移的功能是通過VRRP(virtual router redundancy protocol虛拟路由器備援協定)協定來實作的。 在keepalived正常工作的時候，主節點(master)會不斷的發送心跳資訊給備節點(backup)，當備節點不能在一定時間内收到主節點的心跳資訊時，備節點會認為主節點宕了，然後會接管主節點上的資源，并繼續向外提供服務保證其可用性。當主節點恢複的時候，備節點會自動讓出資源并再次自動成為備節點。
注意，使用keepalived監控、高可用LVS叢集時(即常說的keepalived+lvs)，并不需要在Director上使用ipvsadm等管理工具額外配置ipvs規則。因為keepalived中集合了管理ipvs規則的元件(即稍後模型圖中的ipvs wrapper)，可以直接在keepalived的配置檔案中配置ipvs相關規則，在解析配置檔案時會通過特定的元件将規則發送到核心中的ipvs子產品。
2. VRRP協定
VRRP協定的出現是為了解決靜态路由的單點故障，它是通過一種競選機制來将路由任務交給某個vrrp路由器的。
在VRRP實體結構中，有多個實體的VRRP路由器，其中有一台稱為"master"即主節點路由器，其他的都是"backup"備節點路由器，誰是master誰是backup，這是通過他們的優先級來定義競選的。
在VRRP虛拟結構中，虛拟路由器是通過"MAC+VRID"的形式來辨別的，如"00-00-5E-00-01-{VRID}"。在VRRP虛拟結構中，不管是master還是backup，VRID必須一緻。它們對外都是相同的VIP，用戶端并不需要因為master的切換而修改自己的路由配置。
VRRP結構中路由器之間的通信是通過IP多點傳播的方式實作的(也可以配置為其它通信方式)。但是，隻有master節點才會發送VRRP廣告包(vrrp advertisement message)。當master節點宕掉的時候，backup中優先級最高的VRRP裝置會搶占并更新為master。
3.keepalived架構模型
Keepalived服務啟動的時候，将産生三個相關程序，一個父程序和兩個子程序。
PID 111 Keepalived
112 \_ Keepalived
113 \_ Keepalived
父程序負責fork和監控子程序，是以父程序也稱為WatchDog。兩個子程序都會開啟本地套接字Unix Domain Socket。當keepalived服務啟動後，父程序會通過unxi domain socket每隔5秒發送一個"Hello"消息給子程序，如果父程序無法發送消息給子程序，将認為子程序出現問題，于是會重新開機子程序。
下圖是keepalived設計架構圖：
其中：
Checkers元件：負責RealServer的健康狀況檢查，并在LVS的拓撲中移除、添加RealServer。它支援layer4/5/7層的協定檢查。該元件使用獨立的子程序負責，但被父程序監控。
VRRP元件：提供Director的故障轉移功能進而實作Director的高可用。該元件可獨立提供功能，無需LVS的支援。該元件使用獨立的子程序負責，但被父程序監控。
System Call元件：提供讀取自定義腳本的功能。該元件在使用時，将臨時産生一個子程序來執行任務。
IPVS wrapper元件：負責将配置檔案中IPVS相關規則發送到核心的ipvs子產品。
Netlink Reflector：用來設定、監控vrrp的vip位址。
4.安裝keepalived
使用keepalived，完全可以yum安裝。本文僅給出編譯安裝的方法，後文的所有配置都使用yum安裝的keepalived。
官方各版本源碼下載下傳位址：
yum -y install openssl-devel
tar xf keepalived-1.2.19.tar.gz
cd keepalived-1.2.19
./configure --prefix=/usr/local/keepalived-1.2.19
make && make install
其中./configure的·--with-kernel-dir·是在管理LVS時需要使用的，如果不用配合LVS，則可以不用此選項。
再做一下編譯安裝的規範行為。
ln -s /usr/local/keepalived-1.2.19 /usr/local/keepalived
echo "MANPATH /usr/local/keepalived/share/man" >>/etc/man.config
echo "export PATH=/usr/local/keepalived/sbin:$PATH" > /etc/profile.d/keepalived.sh
chmod +x /etc/profile.d/keepalived.sh
. /etc/profile.d/keepalived.sh
編譯安裝後，在安裝目錄下生成以下一些目錄，其中keepalived程式在sbin目錄下。
[[email protected] ~]# cd /usr/local/keepalived
[[email protected] keepalived]# ls
bin etc lib sbin share
在etc目錄下，有配置檔案、SysV管理腳本和大量配置檔案示例。
[[email protected] keepalived]# ls etc
keepalived rc.d sysconfig
[[email protected] keepalived]# ls etc/keepalived/
keepalived.conf samples
[[email protected] keepalived]# ls etc/rc.d/init.d/
keepalived
但需要注意的是，這裡提供的SysV服務管理腳本是錯誤的，原因是腳本中的keepalived指令路徑錯誤。是以修改該檔案。
#原文
start() {
echo -n $"Starting $prog: "
daemon keepalived ${KEEPALIVED_OPTIONS}
RETVAL=$?
echo
[ $RETVAL -eq 0 ] && touch /var/lock/subsys/$prog
}
#修改後
start() {
echo -n $"Starting $prog: "
daemon /usr/local/keepalived/sbin/keepalived ${KEEPALIVED_OPTIONS}
RETVAL=$?
echo
[ $RETVAL -eq 0 ] && touch /var/lock/subsys/$prog
}
5.配置keepalived的日志
預設keeepalived的日志會記錄到/var/log/messages中。可以配置keepalived使其記錄到其它檔案中。
先修改/etc/sysconfig/keepalived檔案，以下是原文内容。
# Options for keepalived. See `keepalived --help' output and keepalived(8) and
# keepalived.conf(5) man pages for a list of all options. Here are the most
# common ones :
#
# --vrrp -P Only run with VRRP subsystem.
# --check -C Only run with Health-checker subsystem.
# --dont-release-vrrp -V Dont remove VRRP VIPs & VROUTEs on daemon stop.
# --dont-release-ipvs -I Dont remove IPVS topology on daemon stop.
# --dump-conf -d Dump the configuration data.
# --log-detail -D Detailed log messages.
# --log-facility -S 0-7 Set local syslog facility (default=LOG_DAEMON)
#
KEEPALIVED_OPTIONS="-D"
要配置獨立的日志，将其中的"KEEPALIVED_OPTIONS"改為如下：
KEEPALIVED_OPTIONS="-D -S 0"
上面配置使用local0這個裝置來記錄日志，是以去修改rsyslog的配置檔案/etc/rsyslog.conf，添加該裝置記錄日志的級别和路徑。
# Keepalived log config
local0.* /var/log/keepalived.log
再重新開機rsyslog。
service rsyslog restart
6.keepalived配置檔案詳解
配置檔案分為3部分：全局部分、VRRPd部分(即實作高可用部分)以及LVS虛拟服務部分(健康狀況檢查以及管理的叢集服務)。
選項很多，具體的意義可以man keepalived.conf。預設内容如下：
! Configuration File for keepalived
global_defs { #全局部分定義郵件報警系統，可以不用定義
notification_email { #定義郵件發送目标
[email protected]
[email protected]
[email protected]
}
notification_email_from [email protected] #定義郵件發送人
smtp_server 192.168.200.1
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL #辨別keepalived伺服器的字元串，實作高可用時需要使用它辨別節點
# 全局部分關于靜态位址和靜态路由的配置，可以man keepalived.conf，不過幾乎不用配置這部分
}
#定義vrrp執行個體。一個配置檔案中可以實作多執行個體。但不同主機上互為masterbackup的執行個體名需相同
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER #定義執行個體的角色狀态是master還是backup
interface eth0 #定義vrrp綁定的接口，即接收或發送心跳通告的接口，即HA監測接口
virtual_router_id 51 #虛拟路由辨別(VRID)，同一執行個體該數值必須相同，即master和backup中該值相同
#同一網卡上的不同vrrp執行個體，該值必須不能相同。取值範圍0-255
priority 100 #該vrrp執行個體中本機的keepalived的優先級，優先級最高的為master。該選項的優先級
#高于state選項，即若state指定的是backup，但這裡設定的值最高，則仍為master。
advert_int 1 #心跳資訊發送和接收時間間隔，機關為秒
authentication { #認證方式，同一執行個體中這個配置必須完全一樣才可通過認證。隻建議使用PASS認證
auth_type PASS
auth_pass 1111 #最多支援8字元，超過8字元将隻取前8字元
}
virtual_ipaddress { #設定的VIP。隻有master節點才會設定。master出現故障後，VIP會故障轉移到backup。
#這些vip預設配置在interface指定的接口别名上，可使用dev選項來指定配置接口。
#使用ip add的方式添加。若要被ifconfig檢視，在IP位址後加上label即可。
#/ brd dev scope label
192.168.200.16 label eth0:1
192.168.200.17
192.168.200.18
192.168.200.19/24 dev eth1
}
}
#定義虛拟服務部分
virtual_server 192.168.200.100 443 { #虛拟服務位址和端口，使用空格分隔，其中位址為VIP
delay_loop 6 #健康檢查時間間隔
lb_algo rr #定義負載均衡LB的算法，這裡使用的是rr排程算法
lb_kind NAT #lvs的模型，有NAT/DR/TUN三種
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50 #持久會話保持時長
protocol TCP #監控服務的協定類型，1.3.0版本之前隻支援tcp，之後還支援udp
real_server 192.168.201.100 443 { #定義real_server部分，位址和端口使用空格分隔
weight 1 #LVS權重
SSL_GET { #健康狀況檢查的檢查方式，常見的有HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|MISC_CHECK。
url {
path / #指定ssl_get健康狀況檢查的路徑，例如檢查index.html是否正常
digest ff20ad2481f97b1754ef3e12ecd3a9cc
#健康狀況需要狀态碼，可以是status_code、digest或digest+status_code
#digest值用keepalived的genhash指令生成，一般使用status_code即可
status_code 200
}
url {
path /mrtg/
digest 9b3a0c85a887a256d6939da88aabd8cd
}
connect_timeout 3 #表示3秒無響應就逾時，即此realserver不健康，需重試連接配接
nb_get_retry 3 #表示重試3次，3次之後都逾時就是當機，防止誤傷(nb=number)
delay_before_retry 3 #重試的時間間隔
#上述配置需12秒才能判斷節點故障，時間太久，應改小
}
}
}
virtual_server 10.10.10.2 1358 {
delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind NAT
persistence_timeout 50
protocol TCP
sorry_server 192.168.200.200 1358 #定義當所有Real server都當機的時候，由哪台伺服器繼續提供服務
#一般在keepalived本機給定一個web頁面，提示網站正在維護的資訊
real_server 192.168.200.2 1358 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /testurl/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
url {
path /testurl2/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
url {
path /testurl3/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.200.3 1358 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /testurl/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
}
url {
path /testurl2/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
virtual_server 10.10.10.3 1358 {
delay_loop 3
lb_algo rr
lb_kind NAT
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 192.168.200.4 1358 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /testurl/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
url {
path /testurl2/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
url {
path /testurl3/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.200.5 1358 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /testurl/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
url {
path /testurl2/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
url {
path /testurl3/test.jsp
digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
}
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
關于配置檔案中的幾種時間間隔：
advert_int N1：vrrp主備之間發送和接收心跳資訊的時間間隔。和Checker元件無關。
delay_loop N2：是健康狀況檢查的時間間隔。每隔幾秒就檢查一次。
connect_timeout N3：連接配接RS的逾時時間，連接配接不上說明不健康，需要重試連接配接來判定RS是否故障。
nb_get_retry N4：一個節點不健康的判定重試次數。要重試N次，N次内都不健康說明節點故障了。
delay_before_retry N5：判定某節點不健康後過N秒再進行重試判定。
N2和N5的差別在于：當上一次健康檢查結果是正常的，将會隔N2秒再檢查。如果某次檢查不健康，即聯系不上RS，則每隔N5秒重試一次，直到N4次後才判定該RS已經故障。是以，最終需要N3+N4*N5才能判定一個節點的故障。
雖然健康檢查的失敗次數是可以指定的，但一般都會設定多于1次防止誤傷。另外，成功的檢查隻需一次即可。
keepalived支援4層、5層和7層的健康狀況檢查，按檢查類型又可分為TCP檢查(4層)、HTTP檢查(5層)、SSL_HTTP檢查(5層)以及自定義的MISC檢查(可實作7層)。其中：
TCP_CHECK：通過TCP連接配接來檢查後端RS是否健康。
HTTP_GET：通過擷取指定頁面來檢查後端RS是否健康。是否健康是根據是否比對digest、status_code來判斷的。
SSL_GET：和HTTP_GET一樣，隻不過使用的協定是HTTPS。
MISC_CHECK：通過加載自定義健康狀況檢查的腳本來檢查對象是否健康，要求這些腳本中健康與否的傳回值為0或1。
使用MISC_CHECK檢查時，方式如下：
MISC_CHECK {
misc_path /path_to_script/script.sh
(or misc_path “ /path_to_script/script.sh ”)
}