keepalived实现高可用

1、keepalived和nginx区别

Keepalived和‌Nginx的主要区别在于它们的功能和用途不同。‌‌

• ‌Keepalived‌：

Keepalived是一个免费开源的软件，主要用于提供负载均衡和高可用性服务。它通过VRRP协议实现多台机器之间的故障转移服务，确保服务的连续性。Keepalived的核心功能包括负载均衡和高可用性，通过Linux虚拟服务内核模块（ipvs）实现负载均衡，通过VRRP协议实现高可用性。它的配置主要通过keepalived.conf文件进行设置。
Keepalived的主要应用场景包括确保关键服务的连续运行，通过自动故障转移机制提高服务的可靠性和稳定性。

• ‌Nginx‌：

Nginx是一款轻量级的WEB服务器、反向代理服务器以及电子邮件服务器。它支持高并发连接，处理大量请求时表现出色。Nginx的核心模块包括错误日志记录、配置文件解析、事件驱动机制等，扩展模块则包括HTTP、邮件服务和Stream服务等，支持各种高级功能如SSL、压缩等。
Nginx的主要应用场景包括作为Web服务器、反向代理服务器以及负载均衡器，广泛应用于各种互联网服务和应用中，提供高性能的网络服务。

总结：
综上所述，Keepalived和Nginx虽然都可以用于提高服务的可用性和性能，但它们的侧重点不同。Keepalived更侧重于高可用性解决方案，而Nginx则是一个功能丰富的Web服务器和反向代理服务器，适用于需要高性能处理和多种网络服务的场景。

2、keepalived高可用实现

2.1 Keeplaived基本介绍

Keepalived 基于 vrrp协议实现，原生设计是为了实现ipvs服务的高可用，也就是LVS；

• 通过 vrrp 协议，可以完成地址漂移技术；
• 为 vip 地址所在的节点生成 ipvs 规则（需要在Keepalived配置文件中定义）；
• 为 ipvs 集群的 RS 节点做健康状态检测；

2.2 Keepalived核心组件

• vrrp stack：用来实现 vrrp 协议重要组件之一；
• Netlink接口：设置和删除网络接口上的虚拟IP地址
• ipvs wrapper：使用getsock和setsock来建立IPVS规则；
• checkers：监测RS节点的方式，支持tcp、http、ssl等；
• system call：支持启动额外系统脚本的功能；
• SMTP：为当发生角色状态转换时，发送事件通知邮件；
• WatchDog：监控进程
• 控制组件：配置文件分析器
• 内存管理组件
  

1、首先VRRP会通过NetLink创建VIP，
2、然后使用ipvs wrapper为对应的VIP建立LVS负载均衡转发规则，建立后通过Checkes对其进行健康检查；
3、如果自带的检查规则无法满足，可以使用system call自行定义检查脚本；
4、WatchDog实时监测着Checkers和VRRPStack的状态，如果keepalived出现了故障，发生了切换，可以通过SMTP通知给管理人员。

2.3 Keepalived核心概念

• 虚拟路由器：由一个Master路由器和多个Backup路由器组成；
• Master路由器：虚拟路由器中承担报文转发任务的路由器；
• Backup路由器：Master路由器出现故障时，能够代替Master路由器工作的路由器；
• VRID：虚拟路由器的标识，由相同 VRID 的一组路由器构成一个虚拟路由器；
• 组播：组播是有特定的成员，是一种可控的广播，组播成员需要加入“组播组”才能收到该组播的信息。
• 虚拟IP地址：虚拟路由器的IP地址，一个虚拟路由器可以拥有一个或多个IP地址；
• 虚拟MAC地址：一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址；
• 优先级：VRRP根据优先级来确定虚拟路由器中每台路由器的地位；
• 抢占式：如果Master故障，Backup自动接管，当Master恢复了会将VIP地址抢回来；
• 非抢占式：如果Master故障，Backup自动接管，当Master恢复则自动转为Backup，不会抢占VIP；
  

2.3 Keeplaived应用场景

之所以需要使用 Keepalived，通常是因为我们的业务系统需要保证 7x24 小时不DOWN机；

• 比如公司内部 OA 系统，每天公司人员都需要使用，则不允许Down机；
• 比如公司对外发布的业务系统（哈啰单车），每天有大量的用户使用，是不可以出现故障的；

也就是说作为企业的业务系统，要保证随时随地都可以使用，不可以中断
注意：同地域实现高可用，如何该地域出现了断电，任然是会造成整体不可用。

2.4 VRRP实现原理

那如何才能做到出现故障自动转移，此时VRRP就应运而生；
VRRP其实是通过软件或硬件的形式在Master和Backup外层增加一个虚拟MAC地址（简称VMAC）、以及虚拟IP地址（简称VIP）；
那么在这种情况下，当PC请求VIP的时候，无论是Master处理还是Backup处理，PC仅会在ARP缓存表中记录VMAC与VIP的对应关系。

VRRP初始状态：假定VIP和VMAC目前绑定在MASTER的节点上

• 1、当用户访问这个 VIP 时，会获取对应IP的MAC，而后请求会被送往Master节点；
• 2、因此，用户的所有请求都会送往Master节点；
• 3、而后由Master节点路由给互联网；

VRRP故障切换：如果Master节点发生故障，VRRP会进行如下操作：

• 1、将移出Master节点上的VIP地址；
• 2、将VIP重新绑定到可用的Backup节点上；
• 3、通知客户端VIP的VMAC发生了变化，确保所有未来的数据包都能正确送达新的主节点；

3、Keeplaived安装配置

3.1 环境准备

3.2 安装Keepalived

在 Master 以及 Backup 节点分别安装 Keepalived

[root@lb01 ~]# yum install keepalived -y
[root@lb02 ~]# yum install keepalived -y

3.3 配置Master

1、编辑Master角色的Keepalived配置文件

[root@lb01 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {     router_id lb01                  # 当前物理设备的标识名称vrrp_mcast_group4 224.0.0.18    # 组播地址，default 224.0.0.18  
}vrrp_instance VI_1 {state MASTER                    # 角色状态；interface eth0                  # 绑定当前虚拟路由使用的物理接口；virtual_router_id 50            # 当前虚拟路由标识，VRID；priority 200                    # 当前物理节点在虚拟路由中的优先级；advert_int 1                    # vrrp通告时间间隔，默认1s；authentication {auth_type PASS              # 密码类型，简单密码；auth_pass 1111              # 密码不超过8位字符；}virtual_ipaddress {10.0.0.10 dev eth0         # VIP地址}
}

2、启动Keepalived

[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived

3.4 配置Backup

1、编辑Backup角色的Keepalived配置文件

[root@lb02 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {router_id lb02vrrp_mcast_group4 224.0.0.18
}vrrp_instance VI_1 {state BACKUPinterface eth0virtual_router_id 50priority 100advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {10.0.0.10}
}

2、启动Keepalived

[root@lb02 ~]# systemctl start keepalived

3.5 地址漂移测试

检查 keepalived 的 VIP 地址能否在两个节点间实现漂移；

1、在 Master 上检查是否有VIP，如果有，则停止Keepalived

[root@lb01 ~]# ip addr |grep 10.0.0.10inet 10.0.0.10/32 scope global eth0[root@lb01 ~]# systemctl stop keepalived

2、检查Backup节点是否有VIP地址

[root@lb02 ~]# ip addr |grep 10.0.0.10inet 10.0.0.10/32 scope global eth0

3、此时启动 Master 上的 Keepalived，会发现 VIP 被强行抢占；

[root@lb01 ~]# systemctl start keepalived[root@lb01 ~]# ip addr |grep 10.0.0.10inet 10.0.0.10/32 scope global eth0

3.6 客户端验证

1、验证发生故障时，是否会自动更新客户端的ARP信息

# 默认VIP的MAC是MAster节点
[root@node02 ~]# arp -a
? (10.0.0.10) at 52:54:00:65:4c:5d [ether] on eth0# 关闭Master后会发现MAC地址切换到Backup节点
[root@node02 ~]# arp -a
? (10.0.0.10) at 52:54:00:ea:ea:bb [ether] on eth0

2、使用tcpdump抓包，查看Keepalived地址切换过程

[root@node02 ~]# tcpdump -i eth0 -nn host 224.0.0.18# 正常情况下Master会发送组播信息
18:55:55.639965 IP 10.0.0.3 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 200, authtype simple, intvl 1s, length 20
18:55:56.723410 IP 10.0.0.3 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 200, authtype simple, intvl 1s, length 20
18:56:02.140594 IP 10.0.0.3 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 200, authtype simple, intvl 1s, length 20# 当Master故障会组播通知其优先级为0
18:56:04.968775 IP 10.0.0.3 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 0, authtype simple, intvl 1s, length 20# 此时Backup优先级高于Master，因此地址会被Backup接管
18:56:05.629475 IP 10.0.0.4 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 100, authtype simple, intvl 1s, length 20
18:56:06.713036 IP 10.0.0.4 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 100, authtype simple, intvl 1s, length 20
18:56:07.796505 IP 10.0.0.4 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 100, authtype simple, intvl 1s, length 20
18:56:08.879985 IP 10.0.0.4 > 224.0.0.18: VRRPv2, Advertisement, vrid 50, prio 100, authtype simple, intvl