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keepalived工作原理和配置说明

2017-04-24 15:26来源:中国存储网
导读:keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件,keepalived是一个类似于layer3, 4 & 7交换机制的软件,也就是我们平时说的第3层、第4层和第7层交换。

keepalived是什么

keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件,其功能类似于heartbeat,用来防止单点故障。

keepalived工作原理

keepalived是一个类似于layer3, 4 & 7交换机制的软件,也就是我们平时说的第3层、第4层和第7层交换。

keepalived是以VRRP协议为实现基础的,VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol,即虚拟路由冗余协议。

虚拟路由冗余协议,可以认为是实现路由器高可用的协议,即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组,这个组里面有一个master和多个backup,master上面有一个对外提供服务的vip(该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip),master会发组播,当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了,这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。

keepalived主要有三个模块,分别是core、check和vrrp。core模块为keepalived的核心,负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查,包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。

keepalived的配置文件

keepalived只有一个配置文件keepalived.conf,里面主要包括以下几个配置区域,分别是global_defs、static_ipaddress、static_routes、vrrp_script、vrrp_instance和virtual_server。

global_defs区域

主要是配置故障发生时的通知对象以及机器标识

  1. global_defs { 
  2.     notification_email { 
  3.         a@abc.com 
  4.         b@abc.com 
  5.         ... 
  6.     } 
  7.     notification_email_from alert@abc.com 
  8.     smtp_server smtp.abc.com 
  9.     smtp_connect_timeout 30 
  10.     enable_traps 
  11.     router_id host163 
  • notification_email 故障发生时给谁发邮件通知。

  • notification_email_from 通知邮件从哪个地址发出。

  • smpt_server 通知邮件的smtp地址。

  • smtp_connect_timeout 连接smtp服务器的超时时间。

  • enable_traps 开启SNMP陷阱(Simple Network Management Protocol)。

  • router_id 标识本节点的字条串,通常为hostname,但不一定非得是hostname。故障发生时,邮件通知会用到。

static_ipaddress和static_routes区域

static_ipaddress和static_routes区域配置的是是本节点的IP和路由信息。如果你的机器上已经配置了IP和路由,那么这两个区域可以不用配置。其实,一般情况下你的机器都会有IP地址和路由信息的,因此没必要再在这两个区域配置。

  1. static_ipaddress { 
  2.     10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0 
  3.     ... 
  4. static_routes { 
  5.     10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0 
  6.     ... 

以上分别表示启动/关闭keepalived时在本机执行的如下命令:

  1. # /sbin/ip addr add 10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0 
  2. # /sbin/ip route add 10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0 
  3. # /sbin/ip addr del 10.210.214.163/24 brd 10.210.214.255 dev eth0 
  4. # /sbin/ip route del 10.0.0.0/8 via 10.210.214.1 dev eth0 

注意: 请忽略这两个区域,因为我坚信你的机器肯定已经配置了IP和路由。

vrrp_script区域

用来做健康检查的,当时检查失败时会将vrrp_instance的priority减少相应的值。

  1. vrrp_script chk_http_port { 
  2.     script "</dev/tcp/127.0.0.1/80" 
  3.     interval 1 
  4.     weight -10 

以上意思是如果script中的指令执行失败,那么相应的vrrp_instance的优先级会减少10个点。

vrrp_instance和vrrp_sync_group区域

vrrp_instance用来定义对外提供服务的VIP区域及其相关属性。

vrrp_rsync_group用来定义vrrp_intance组,使得这个组内成员动作一致。举个例子来说明一下其功能:

两个vrrp_instance同属于一个vrrp_rsync_group,那么其中一个vrrp_instance发生故障切换时,另一个vrrp_instance也会跟着切换(即使这个instance没有发生故障)。

  1. vrrp_sync_group VG_1 { 
  2.     group { 
  3.         inside_network   # name of vrrp_instance (below) 
  4.         outside_network  # One for each moveable IP. 
  5.         ... 
  6.     } 
  7.     notify_master /path/to_master.sh 
  8.     notify_backup /path/to_backup.sh 
  9.     notify_fault "/path/fault.sh VG_1" 
  10.     notify /path/notify.sh 
  11.     smtp_alert 
  12. vrrp_instance VI_1 { 
  13.     state MASTER 
  14.     interface eth0 
  15.     use_vmac <VMAC_INTERFACE> 
  16.     dont_track_primary 
  17.     track_interface { 
  18.         eth0 
  19.         eth1 
  20.     } 
  21.     mcast_src_ip <IPADDR> 
  22.     lvs_sync_daemon_interface eth1 
  23.     garp_master_delay 10 
  24.     virtual_router_id 1 
  25.     priority 100 
  26.     advert_int 1 
  27.     authentication { 
  28.         auth_type PASS 
  29.         auth_pass 12345678 
  30.     } 
  31.     virtual_ipaddress { 
  32.         10.210.214.253/24 brd 10.210.214.255 dev eth0 
  33.         192.168.1.11/24 brd 192.168.1.255 dev eth1 
  34.     } 
  35.     virtual_routes { 
  36.         172.16.0.0/12 via 10.210.214.1 
  37.         192.168.1.0/24 via 192.168.1.1 dev eth1 
  38.         default via 202.102.152.1 
  39.     } 
  40.     track_script { 
  41.         chk_http_port 
  42.     } 
  43.     nopreempt 
  44.     preempt_delay 300 
  45.     debug 
  46.     notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  47.     notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  48.     notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  49.     notify <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  50.     smtp_alert 
  • notify_master/backup/fault 分别表示切换为主/备/出错时所执行的脚本。

  • notify 表示任何一状态切换时都会调用该脚本,并且该脚本在以上三个脚本执行完成之后进行调用,keepalived会自动传递三个参数($1 = "GROUP"|"INSTANCE",$2 = name of group or instance,$3 = target state of transition(MASTER/BACKUP/FAULT))。

  • smtp_alert 表示是否开启邮件通知(用全局区域的邮件设置来发通知)。

  • state 可以是MASTER或BACKUP,不过当其他节点keepalived启动时会将priority比较大的节点选举为MASTER,因此该项其实没有实质用途。

  • interface 节点固有IP(非VIP)的网卡,用来发VRRP包。

  • use_vmac 是否使用VRRP的虚拟MAC地址。

  • dont_track_primary 忽略VRRP网卡错误。(默认未设置)

  • track_interface 监控以下网卡,如果任何一个不通就会切换到FALT状态。(可选项)

  • mcast_src_ip 修改vrrp组播包的源地址,默认源地址为master的IP。(由于是组播,因此即使修改了源地址,该master还是能收到回应的)

  • lvs_sync_daemon_interface 绑定lvs syncd的网卡。

  • garp_master_delay 当切为主状态后多久更新ARP缓存,默认5秒。

  • virtual_router_id 取值在0-255之间,用来区分多个instance的VRRP组播。

注意: 同一网段中virtual_router_id的值不能重复,否则会出错,相关错误信息如下。  

  1. Keepalived_vrrp[27120]: ip address associated with VRID not present in received packet : 
  2. one or more VIP associated with VRID mismatch actual MASTER advert 
  3. bogus VRRP packet received on eth1 !!! 
  4. receive an invalid ip number count associated with VRID! 
  5. VRRP_Instance(xxx) ignoring received advertisment... 

可以用这条命令来查看该网络中所存在的vrid:tcpdump -nn -i any net 224.0.0.0/8

  • priority 用来选举master的,要成为master,那么这个选项的值最好高于其他机器50个点,该项取值范围是1-255(在此范围之外会被识别成默认值100)。

  • advert_int 发VRRP包的时间间隔,即多久进行一次master选举(可以认为是健康查检时间间隔)。

  • authentication 认证区域,认证类型有PASS和HA(IPSEC),推荐使用PASS(密码只识别前8位)。

  • virtual_ipaddress vip,不解释了。

  • virtual_routes 虚拟路由,当IP漂过来之后需要添加的路由信息。

  • virtual_ipaddress_excluded 发送的VRRP包里不包含的IP地址,为减少回应VRRP包的个数。在网卡上绑定的IP地址比较多的时候用。

  • nopreempt 允许一个priority比较低的节点作为master,即使有priority更高的节点启动。

首先nopreemt必须在state为BACKUP的节点上才生效(因为是BACKUP节点决定是否来成为MASTER的),其次要实现类似于关闭auto failback的功能需要将所有节点的state都设置为BACKUP,或者将master节点的priority设置的比BACKUP低。我个人推荐使用将所有节点的state都设置成BACKUP并且都加上nopreempt选项,这样就完成了关于autofailback功能,当想手动将某节点切换为MASTER时只需去掉该节点的nopreempt选项并且将priority改的比其他节点大,然后重新加载配置文件即可(等MASTER切过来之后再将配置文件改回去再reload一下)。

当使用track_script时可以不用加nopreempt,只需要加上preempt_delay 5,这里的间隔时间要大于vrrp_script中定义的时长。

  • preempt_delay master启动多久之后进行接管资源(VIP/Route信息等),并提是没有nopreempt选项。

virtual_server_group和virtual_server区域

virtual_server_group一般在超大型的LVS中用到,一般LVS用不过这东西,因此不多说。

  1. virtual_server IP Port { 
  2.     delay_loop <INT> 
  3.     lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh 
  4.     lb_kind NAT|DR|TUN 
  5.     persistence_timeout <INT> 
  6.     persistence_granularity <NETMASK> 
  7.     protocol TCP 
  8.     ha_suspend 
  9.     virtualhost <STRING> 
  10.     alpha 
  11.     omega 
  12.     quorum <INT> 
  13.     hysteresis <INT> 
  14.     quorum_up <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  15.     quorum_down <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  16.     sorry_server <IPADDR> <PORT> 
  17.     real_server <IPADDR> <PORT> { 
  18.         weight <INT> 
  19.         inhibit_on_failure 
  20.         notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  21.         notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING> 
  22.         # HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK 
  23.         HTTP_GET|SSL_GET { 
  24.             url { 
  25.                 path <STRING> 
  26.                 # Digest computed with genhash 
  27.                 digest <STRING> 
  28.                 status_code <INT> 
  29.             } 
  30.             connect_port <PORT> 
  31.             connect_timeout <INT> 
  32.             nb_get_retry <INT> 
  33.             delay_before_retry <INT> 
  34.         } 
  35.     } 
  • delay_loop 延迟轮询时间(单位秒)。

  • lb_algo 后端调试算法(load balancing algorithm)。

  • lb_kind LVS调度类型NAT/DR/TUN。

  • virtualhost 用来给HTTP_GET和SSL_GET配置请求header的。

  • sorry_server 当所有real server宕掉时,sorry server顶替。

  • real_server 真正提供服务的服务器。

  • weight 权重。

  • notify_up/down 当real server宕掉或启动时执行的脚本。

  • 健康检查的方式,N多种方式。

  • path 请求real serserver上的路径。

  • digest/status_code 分别表示用genhash算出的结果和http状态码。

  • connect_port 健康检查,如果端口通则认为服务器正常。

  • connect_timeout,nb_get_retry,delay_before_retry分别表示超时时长、重试次数,下次重试的时间延迟。

其他选项暂时不作说明。

keepalived主从切换

主从切换比较让人蛋疼,需要将backup配置文件的priority选项的值调整的比master高50个点,然后reload配置文件就可以切换了。当时你也可以将master的keepalived停止,这样也可以进行主从切换。

keepalived仅做HA时的配置

请看该文档同级目录下的配置文件示例。

说明:
10.210.214.113 为keepalived的备机,其配置文件为113.keepalived.conf
10.210.214.163 为keepalived的主机,其配置文件为163.keepalived.conf
10.210.214.253 为Virtual IP,即提供服务的内网IP地址,在网卡eth0上面
192.168.1.11 为模拟的提供服务的公网IP地址,在网卡eth1上面

用tcpdump命令来捕获的结果如下:

17:20:07.919419 IP 10.210.214.163 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 1, prio 200, authtype simple, intvl 1s, length 20

LVS+Keepalived配置

注Keepalived与LVS结合使用时一般还会用到一个工具ipvsadm,用来查看相关VS相关状态,关于ipvsadm的用法可以参考man手册。

10.67.15.95为keepalived master,VIP为10.67.15.94,配置文件为95-lvs-keepalived.conf
10.67.15.96为keepalived master,VIP为10.67.15.94,配置文件为96-lvs-keepalived.conf
10.67.15.195为real server  

注意:

当使用LVS+DR+Keepalived配置时,需要在real server上添加一条iptables规则(其中dport根据情况添加或缺省):

# iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp -d 10.67.15.94 --dport 80 -j REDIRECT

当使用LVS+NAT+Keepalived配置时,需要将real server的默认路由配置成Director的VIP10.67.15.94,必须确保client的请求是通过10.67.15.94到达real server的。

安装keepalived

从keepalived官网下载合适的版本,解压并执行如下命令完成安装。

# cd keepalived-xxx
# ./configure --bindir=/usr/bin --sbindir=/usr/sbin --sysconfdir=/etc --mandir=/usr/share
# make && make install

你也可以打成RPM包,然后安装。

说明

我们用到的HA场景如下: 两台主机host113和host163,内网IP在eth1网卡上,分别是10.210.214.113和10.210.214.163,VIP为公网IP在eth0上,IP地址是202.102.152.253,网关为202.102.152.1。当VIP在host113上提供服务时,host113上的默认路由为202.102.152.1,提供服务的端口为202.102.152.253:443。host113发生故障需要将VIP及服务切回到host163上的时候,需要以下几步,第一将VIP接管过来,第二添加默认路由202.102.152.1,第三启动在端口202.102.152.253:443上的服务。

如此一来,keepalived需要另外的脚本来完成添加默认路由和启动服务工作,这点和heartbeat中的resources是相同的。目前我进行了测试,发现keepalived速度要比heartbeat快,也就是说效率比heartbeat高。并且,最重要的一点,keepalived支持多个backup。

不要问我为何有以上需求。要为两个不同的域名提供https服务,由于SSL证书问题,必须有两个公网IP地址分别绑定443端口。

当然,通过SNI也可以实现一个公网IP绑定443端口来为多个域名提供https服务,但是这需要浏览器支持(M$的IE浏览器不支持)。(nginx/apache)

吐槽

keepalived的主从切换比较让人蛋疼,需要修改配置文件或停止一方的运行。但是由于keepalived是通过vrrp协议来实现failover(故障转移)的,因此也决定了手动主从切换的不便。

keepalived的文档也很旧了,一直都找不到合适的文档,之前我就一直忽略了vrrp_script这个区域,导致很多事情想不通。

另外,我发现我越来越喜欢keepalived了。。。

参考资料

1.http://www.linuxvirtualserver.org/

2.http://www.keepalived.org/LVS-NAT-Keepalived-HOWTO.html

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关键词 :
keepalived
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