1.1、Keepalived简介
Keepalived是Linux下一个轻量级别的高可用解决方案。高可用(High Avalilability,HA)，其实两种不同的含义：广义来讲，是指整个系统的高可用行，狭义的来讲就是之主机的冗余和接管。它与HeartBeat RoseHA 实现相同类似的功能，都可以实现服务或者网络的高可用，但是又有差别，HeartBeat是一个专业的、功能完善的高可用软件，它提供了HA 软件所需的基本功能，比如：心跳检测、资源接管，检测集群中的服务，在集群节点转移共享IP地址的所有者等等。HeartBeat功能强大，但是部署和使用相对比较麻烦，与HeartBeat相比，Keepalived主要是通过虚拟路由冗余来实现高可用功能，虽然它没有HeartBeat功能强大，但是Keepalived部署和使用非常的简单，所有配置只需要一个配置文件即可以完成。
1.2、Keepalived是什么
Keepalived起初是为LVS设计专门用来监控集群系统中各个服务节点的状态，它根据TCP/IP参考模型的第三、第四层、第五层交换机制检测每个服务节点的状态，如果某个服务器节点出现异常，或者工作出现故,Keepalived将检测到，并将出现的故障的服务器节点从集群系统中剔除，这些工作全部是自动完成的，不需要人工干涉，需要人工完成的只是修复出现故障的服务节点。后来Keepalived又加入了VRRP的功能，VRRP（Vritrual Router Redundancy Protocol,虚拟路由冗余协议)出现的目的是解决静态路由出现的单点故障问题，通过VRRP可以实现网络不间断稳定运行，因此Keepalvied 一方面具有服务器状态检测和故障隔离功能，另外一方面也有HA cluster功能，下面介绍一下VRRP协议实现的过程。
1.3、VRRP协议与工作原理
在现实的网络环境中。主机之间的通信都是通过配置静态路由或者(默认网关)来完成的，而主机之间的路由器一旦发生故障，通信就会失效，因此这种通信模式当中，路由器就成了一个单点瓶颈，为了解决这个问题，就引入了VRRP协议。它是一种主备模式的协议，通过VRRP可以在网络发生故障时透明的进行设备切换而不影响主机之间的数据通信，这其中涉及到两个概念：物理路由器和虚拟路由器。
VRRP可以将两台或者多台物理路由器设备虚拟成一个虚拟路由，这个虚拟路由器通过虚拟IP（一个或者多个)对外提供服务，而在虚拟路由器内部十多个物理路由器协同工作，同一时间只有一台物理路由器对外提供服务，这台物理路由设备被成为：主路由器（Master角色)，一般情况下Master是由选举算法产生，它拥有对外服务的虚拟IP，提供各种网络功能，如：ARP请求，ICMP 数据转发等，而且其它的物理路由器不拥有对外的虚拟IP，也不提供对外网络功能，仅仅接收MASTER的VRRP状态通告信息，这些路由器被统称为“BACKUP的角色”，当主路由器失败时，处于BACKUP角色的备份路由器将重新进行选举，产生一个新的主路由器进入MASTER角色，继续提供对外服务，整个切换对用户来说是完全透明的。
每个虚拟路由器都有一个唯一的标识号，称为VRID，一个VRID与一组IP地址构成一个虚拟路由器，在VRRP协议中，所有的报文都是通过IP多播方式发送的，而在一个虚拟路由器中，只有处于Master角色的路由器会一直发送VRRP数据包，处于BACKUP角色的路由器只会接受Master角色发送过来的报文信息，用来监控Master运行状态，一一般不会发生BACKUP抢占的情况，除非它的优先级更高，而当MASTER不可用时，BACKUP也就无法收到Master发过来的信息，于是就认定Master出现故障，接着多台BAKCUP就会进行选举，优先级最高的BACKUP将称为新的MASTER，这种选举角色切换非常之快，因而保证了服务的持续可用性。
1.4、Keepalived的工作原理
上面我们介绍了Keepalived通过VRRP实现高可用性的工作原理，而Keepalived作为一个高性能集群软件，它还能实现对集群中服务器运行状态的监控以及故障隔离，下面我们介绍一下Keepalived对服务器运行状态和故障隔离的工作原理。
Keepalived工作在TCP/IP 参考模型的 三层、四层、五层，也就是分别为：网络层，传输层和应用层。
根据TCP、IP参数模型隔层所能实现的功能，Keepalived运行机制如下：
在网络层：我们知道运行这4个重要的协议，互联网络IP协议，互联网络可控制报文协议ICMP、地址转换协议ARP、反向地址转换协议RARP，在网络层Keepalived在网络层采用最常见的工作方式是通过ICMP协议向服务器集群中的每一个节点发送一个ICMP数据包(有点类似与Ping的功能)，如果某个节点没有返回响应数据包，那么认为该节点发生了故障，Keepalived将报告这个节点失效，并从服务器集群中剔除故障节点。
在传输层：提供了两个主要的协议：传输控制协议TCP和用户数据协议UDP，传输控制协议TCP可以提供可靠的数据输出服务、IP地址和端口，代表TCP的一个连接端，要获得TCP服务，需要在发送机的一个端口和接收机的一个端口上建立连接，而Keepalived在传输层里利用了TCP协议的端口连接和扫描技术来判断集群节点的端口是否正常，比如对于常见的WEB服务器80端口。或者SSH服务22端口，Keepalived一旦在传输层探测到这些端口号没有数据响应和数据返回，就认为这些端口发生异常，然后强制将这些端口所对应的节点从服务器集群中剔除掉。
在应用层：可以运行FTP，TELNET，SMTP，DNS等各种不同类型的高层协议，Keepalived的运行方式也更加全面化和复杂化，用户可以通过自定义Keepalived工作方式，例如：可以通过编写程序或者脚本来运行Keepalived，而Keepalived将根据用户的设定参数检测各种程序或者服务是否允许正常，如果Keepalived的检测结果和用户设定的不一致时，Keepalived将把对应的服务器从服务器集群中剔除。
1.5、Keepalived配置文件详解
Keepalived的所有配置都在一个配置文件里面，主要分为三类：
-
全局配置
全局配置是对整个 Keepalived 生效的配置
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VRRPD配置
VRRPD 的配置是 Keepalived 比较重要的配置，主要分为两个部分 VRRP 同步组和 VRRP实例，也就是想要使用 VRRP 进行高可用选举，那么就一定需要配置一个VRRP实例，在实例中来定义 VIP、服务器角色等
-
LVS 配置
虚拟服务器virtual_server定义块 ,虚拟服务器定义是keepalived框架最重要的项目了,是keepalived.conf必不可少的部分。 该部分是用来管理LVS的，是实现keepalive和LVS相结合的模块。ipvsadm命令可以实现的管理在这里都可以通过参数配置实现，注意：real_server是被包含在viyual_server模块中的，是子模块
global_defs {
notification_email {
#设置 keepalived 在发生事件（比如切换）的时候，需要发送到的email地址，可以设置多个，每行一个。
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
#设置通知邮件发送来自于哪里，如果本地开启了sendmail的话，可以使用上面的默认值。
smtp_server 192.168.200.1 #指定发送邮件的smtp服务器。
smtp_connect_timeout 30 #设置smtp连接超时时间，单位为秒。
router_id LVS_DEVEL #是运行keepalived的一个表示，多个集群设置不同。
}
#VRRP Sync Groups
#不使用Sync Group的话，如果机器（或者说router）有两个网段，一个内网一个外网，每个网段开启一个VRRP实例，
#假设VRRP配置为检查内网，那么当外网出现问题时，VRRPD认为自己仍然健康，那么不会发生Master和Backup的切，
#从而导致了问题。Sync group就是为了解决这个问题，可以把两个实例都放进一个Sync Group，这样的话，group里#面任何一个实例出现问题都会发生切换。
vrrp_sync_group VG_1{ #监控多个网段的实例
group {
VI_1 #实例名
VI_2
......
}
notify_master /path/xx.sh #指定当切换到master时，执行的脚本
netify_backup /path/xx.sh #指定当切换到backup时，执行的脚本
notify_fault "path/xx.sh VG_1" #故障时执行的脚本
notify /path/xx.sh
smtp_alert #使用global_defs中提供的邮件地址和smtp服务器发送邮件通知
}
#VRRP实例（instance）配置
#VRRP实例就表示在上面开启了VRRP协议，这个实例说明了VRRP的一些特征，比如主从，VRID等，可以在每个#interface上开启一个实例。
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER #指定实例初始状态，实际的MASTER和BACKUP是选举决定的。
interface eth0 #指定实例绑定的网卡
virtual_router_id 51 #设置VRID标记，多个集群不能重复(0..255)
priority 100 #设置优先级，优先级高的会被竞选为Master，Master要高于BACKUP至少50
advert_int 1 #检查的时间间隔，默认1s
nopreempt #设置为不抢占，说明：这个配置只能在BACKUP主机上面设置
preempt_delay #抢占延迟，默认5分钟
debug #debug级别
authentication { #设置认证
auth_type PASS #认证方式，支持PASS和AH，官方建议使用PASS
auth_pass 1111 #认证的密码
}
virtual_ipaddress { #设置VIP，可以设置多个，用于切换时的地址绑定。格式：#<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPT> label <LABE
192.168.200.16/24 dev eth0 label eth0:1
192.168.200.17/24 dev eth1 label eth1:1
192.168.200.18
}
}
virtual_server 192.168.202.200 23 { //VIP地址，要和vrrp_instance模块中的virtual_ipaddress地址一致
delay_loop 6 #健康检查时间间隔
lb_algo rr #lvs调度算法rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
lb_kind DR #负载均衡转发规则NAT|DR|RUN
persistence_timeout 5 #会话保持时间
protocol TCP #使用的协议
persistence_granularity <NETMASK> #lvs会话保持粒度
virtualhost <string> #检查的web服务器的虚拟主机（host：头）
sorry_server<IPADDR> <port> #备用机，所有realserver失效后启用
real_server 192.168.200.5 23 { //RS的真实IP地址(路由中的所有机器)
weight 1 #默认为1,0为失效
inhibit_on_failure #在服务器健康检查失效时，将其设为0，而不是直接从ipvs中删除
notify_up <string> | <quoted-string> #在检测到server up后执行脚本
notify_down <string> | <quoted-string> #在检测到server down后执行脚本
TCP_CHECK { //常用
connect_timeout 3 #连接超时时间
nb_get_retry 3 #重连次数
delay_before_retry 3 #重连间隔时间
connect_port 23 #健康检查的端口的端口
bindto <ip>
}
HTTP_GET | SSL_GET{ //不常用
url{ #检查url，可以指定多个
path /
digest <string> #检查后的摘要信息
status_code 200 #检查的返回状态码
}
connect_port <port>
bindto <IPADD>
connect_timeout 5
nb_get_retry 3
delay_before_retry 2
}
SMTP_CHECK{ //不常用
host{
connect_ip <IP ADDRESS>
connect_port <port> #默认检查25端口
bindto <IP ADDRESS>
}
connect_timeout 5
retry 3
delay_before_retry 2
helo_name <string> | <quoted-string> #smtp helo请求命令参数，可选
}
MISC_CHECK{ //不常用
misc_path <string> | <quoted-string> #外部脚本路径
misc_timeout #脚本执行超时时间
misc_dynamic #如设置该项，则退出状态码会用来动态调整服务器的权重，返回0 正常，不修改；返回1，
检查失败，权重改为0；返回2-255，正常，权重设置为：返回状态码-2
}
}