keepalive软件

一、基础

官网：keepalived.org/

  • 基于vrrp协议完成地址流动
  • 为vip地址所在的节点生成ipvs规则(在配置文件中预先定义)
  • 为ipvs集群的各RS做健康状态检测
  • 基于脚本调用接口完成脚本中定义的功能，进而影响集群事务，以此支持nginx、haproxy等服务

vrrp技术

虚拟路由器：Virtual Router    不是真实存在 ，虚构出来的

虚拟路由器标识：VRID(0-255)，唯一标识虚拟路由器  

VIP：Virtual IP             对外提供服务的地址

VMAC：Virutal MAC (00-00-5e-00-01-VRID)

物理路由器：

master：主设备

backup：备用设备

priority：优先级  

vrrp相关技术

工作方式：抢占式，非抢占式，延迟抢占模式

当主挂了，备接管，当主恢复之后主则会立即chen

keepalived架构

  • 用户空间核心组件：
    1. vrrp stack：VIP消息通告 虚拟ip
    2. checkers：监测real server（简单来说 就是监控后端真实服务器的服务）是否存活
    3. system call：实现 vrrp 协议状态转换时调用脚本的功能
    4. SMTP：邮件组件（报警邮件）
    5. IPVS wrapper：生成IPVS规则（直接生成ipvsadm）
    6. Netlink Reflector：网络接口（将虚拟地址ip（vip）地址飘动）
    7. WatchDog：监控进程（整个架构是否有问题）
  • 控制组件：提供keepalived.conf 的解析器，完成Keepalived配置
  • IO复用器：针对网络目的而优化的自己的线程抽象
  • 内存管理组件：为某些通用的内存管理功能（例如分配，重新分配，发布等）提供访问权限

二、 安装 keepalive

1. yum安装

[root@node6 ~]#  yum  install   keepalived  -y

[root@node6 ~]#  rpm -qc keepalived    //配置文件
/etc/keepalived/keepalived.conf
/etc/sysconfig/keepalived

[root@node6 ~]#  vim /etc/keepalived/keepalived.conf   //修改网卡名称
    interface eth33

2. 编译安装

​
//安装依赖包环境
yum install gcc curl openssl-devel libnl3-devel net-snmp-devel  -y

//官网下载安装包（ Keepalived for Linux ）
wget https://keepalived.org/software/keepalived-2.2.2.tar.gz

//解压安装包
tar  xf   keepalived-2.2.2.tar.gz
cd   keepalived-2.2.2/

//编译安装
./configure --prefix=/usr/local/keepalived
make   &&  make  install

//yum安装会自动生成service文件
//编译好后，服务起不来是因为没有配置文件  /etc/keepalived/keepalived.conf
//复制配置文件
mkdir    /etc/keepalived
cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf  /etc/keepalived/keepalived.conf

//修改配置文件21行 的网卡名称，否则起不来
sed  -i   's/eth0/ens33/'  

​

三、 Keepalived 相关文件

  • 软件包名：keepalived
  • 主程序文件：/usr/sbin/keepalived
  • 主配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf
  • 配置文件示例：
    • yum： /usr/share/doc/keepalived-1.3.5/samples
    • 编译：/usr/share/doc/keepalived/
  • Unit File：/lib/systemd/system/keepalived.service
  • Unit File的环境配置文件：/etc/sysconfig/keepalived CentOS

1. 配置组成

/etc/keepalived/keepalived.conf 配置组成

  • GLOBAL CONFIGURATION （全局配置）
    • 定义邮件配置、route_id 、vrrp配置、组播地址 等
  • VRRP CONFIGURATION （虚拟路由器设置）
    • 定义vrrp协议中的每个vrrp虚拟路由器的规则，基本信息
  • LVS CONFIGURATION（lvs设置）
    • lvs调度服务器的规则设置 和 真实服务器的设置

2. 全局配置内容详解

global_defs {
 notification_email {
 root@localhost
 //keepalived 发生故障切换时邮件发送的目标邮箱，可以按行区分写多个
 root@localhost
  360601212@qq.com
 }
 notification_email_from keepalived@localhost   //发邮件的地址
 smtp_server 127.0.0.1      //邮件服务器地址
 smtp_connect_timeout 30    //邮件服务器连接timeout
 router_id   LVS01          //每个keepalived主机唯一标识，建议使用当前主机名，但多节点重名不影响
 vrrp_skip_check_adv_addr   //对所有通告报文都检查，会比较消耗性能，启用此配置后，如果收到的通告报文和上一个报文是同一个路由器，则跳过检查，默认值为全检查
 vrrp_strict                //严格遵守VRRP协议,启用此项后以下状况将无法启动服务:1.无VIP地址 2.配置了单播邻居 3.在VRRP版本2中有IPv6地址，开启动此项并且没有配置vrrp_iptables时会自动开启iptables防火墙规则，默认导致VIP无法访问,建议不加此项配置。
 vrrp_garp_interval 0       //gratuitous ARP messages 免费ARP报文发送延迟，0表示不延迟
 vrrp_gna_interval 0        //unsolicited NA messages （不请自来）消息发送延迟
 vrrp_mcast_group4 225.0.0.18 //指定组播IP地址范围：224.0.0.0到239.255.255.255,默认值：224.0.0.18
 vrrp_iptables              //此项和vrrp_strict同时开启时，则不会添加防火墙规则,如果无配置vrrp_strict项,则无需启用此项配置
}

注意：启用 vrrp_strict 时，不能启用单播

3. 虚拟路由器配置内容详解

`格式`
vrrp_instance <STRING> {    //<String>为vrrp的实例名,一般为业务名称
 配置参数
 ......
 }

`配置参数`
state MASTER|BACKUP    //当前节点在此虚拟路由器上的初始状态，状态为MASTER或者BACKUP
interface IFACE_NAME   //绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口，如：eth0,bond0,br0,可以和VIP不在一个网卡
virtual_router_id VRID //每个虚拟路由器惟一标识，范围：0-255，每个虚拟路由器此值必须唯一，否则服务无法启动，同属一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须相同,务必要确认在同一网络中此值必须唯一
priority 100           //当前物理节点在此虚拟路由器的优先级，范围：1-254，值越大优先级越高,每个keepalived主机节点此值不同（主高 从低）
advert_int 1           //vrrp通告的时间间隔，默认1s，主告诉从自己还活着
authentication {       //认证机制
 auth_type AH|PASS     //AH为IPSEC认证(不推荐),PASS为简单密码(建议使用)
 auth_pass <PASSWORD>  //预共享密钥，仅前8位有效，同一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须一样
}
virtual_ipaddress {    //虚拟IP,生产环境可能指定上百个IP地址
 192.168.200.100       //指定VIP，不指定网卡，默认为,注意：不指定/prefix,默认为/32
 192.168.200.101/24 dev eth1   //指定VIP的网卡，建议和interface指令指定的岗卡不在一个网卡
 192.168.200.102/24 dev eth2 label eth2:1   //指定VIP的网卡label   ifconfig eth2:1   192.168.200.102/24
}
track_interface {      //配置监控网络接口，一旦出现故障，则转为FAULT状态实现地址转移
 eth0
 eth1
 …
}

4. lvs配置内容详解

virtual_server 192.168.91.188 80 {    //调度器ip 端口
    delay_loop 6            //健康间隔时间6秒
    lb_algo rr              //调度算法轮询
    lb_kind NAT              //lvs模式为NAT
    persistence_timeout 50  //连接保持时间改为50
    protocol TCP            //采用TCP协议
   
 real_server 192.168.91.103 80 {       //真实服务器地址
        weight 1                    //节点权重
        TCP_CHECK {                 //检查方式
            connect_port 80         //检查目标端口
            connect_timeout 3       //连接超时
            nb_get_retry 3          //重试次数
            delay_before_retry 3    //重试间隔时间
        }
    }

四、Keepalive 脑裂

什么是脑裂？

在高可用（HA）系统中，当联系2个节点的“心跳线”断开时，本来为一整体、动作协调的HA系统，就分裂成为2个独立的个体。 由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障。两个节点上的HA软件像“裂脑人”一样，争抢“共享资源”、争起“应用服务”，就会发生严重后果。共享资源被瓜分、两边“服务”都起不来了；或者两边“服务”都起来了，但同时读写“共享存储”，导致数据损坏。

  • 都有哪些原因导致脑裂？
    • 高可用服务器对之间心跳线链路发生故障，导致无法正常通信
    • 心跳线坏了（包括断了，老化）
    • 心跳线间连接的设备故障（网卡及交换机）
    • 网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题（网卡直连）
    • 高可用服务器上开启了 iptables防火墙阻挡了心跳消息传输
    • 高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确，导致发送心跳失败
    • 其他服务配置不当等原因，如心跳方式不同，心跳广插冲突、软件Bug等
    • 多组keepalive服务器造成 组播冲突
  • 如何解决keepalived脑裂问题？
    • 同时使用串行电缆和以太网电缆连接、同时使用两条心跳线路，这样一条线路断了，另外一条还是好的，依然能传送心跳消息
    • 当检查脑裂时强行关闭一个心跳节点（这个功能需要特殊设备支持，如stonith、fence）相当于备节点接收不到心跳消息，通过单独的线路发送关机命令关闭主节点的电源

`模拟脑裂`
单播
[root@localhost keepalived]#iptables -A INPUT -s 172.16.88.8 -j REJECT
//在备份主机中加入此项
[root@localhost keepalived]#ip a
//可以在主备上都发现vip地址 

五、VRRP Script

keepalived利用 VRRP Script 技术，可以调用外部的辅助脚本进行资源监控，并根据监控的结果实现优先动态调整，从而实现其它应用的高可用性功能。

keepalived可以和任何软件组合，形成高可用的架构★

1. VRRP Script 配置

分两步实现：①定义脚本； ②调用脚本。

1.1 定义脚本

vrrp_script：自定义资源监控脚本，vrrp实例根据脚本返回值，公共定义，可被多个实例调用，定义在vrrp实例之外的独立配置块，一般放在global_defs设置块之后。通常此脚本用于监控指定应用的状态。一旦发现应用的状态异常，则触发对MASTER节点的权重减至低于SLAVE节点，从而实现 VIP 切换到 SLAVE 节点。

vrrp_script <SCRIPT_NAME> {
 script <STRING>|<QUOTED-STRING>   //此脚本返回值为非0时，会触发下面OPTIONS执行
 OPTIONS
}

`示例：`
vrrp_script   cxk   {
 script   "/opt/nginx.sh"
 interval  5     //每隔5s  执行上面的脚本 测试 nginx 是否存活
  weight   -30   //自动减优先级  30
  fall     2     //nginx 测试失败了 1次失败不算 需要2次失败 才认定你真的死了
  rise     2     //ngnix恢复了 测试2次都是正常 才让你变回主
}

1.2 调用脚本

track_script：调用vrrp_script定义的脚本去监控资源，定义在VRRP实例之内，调用事先定义的vrrp_script

track_script {
 SCRIPT_NAME_1
 SCRIPT_NAME_2
 

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