在azure上部署应用的时候,微软自带load balance,可以添加高可用集,来实现高可用,在自建机房或非云环境下(无提供VIP)的时候Keepalived就用用武之地了;

keepalived是基于VRRP协议(虚拟路由冗余协议Virtual Router Redundancy Protocol)来实现的,将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组(Router Group),这个组里面有一个master和多个backup,但在外界看来就像一台一样,构成虚拟路由器,拥有一个虚拟IP(vip,也就是路由器所在局域网内其他机器的默认路由),占有这个IP的master实际负责ARP相应和转发IP数据包,组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。master会发组播消息,当backup在超时时间内收不到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,保证路由器的高可用。

在VRRP协议实现里,虚拟路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作为虚拟MAC地址,XX就是唯一的 VRID (Virtual Router IDentifier),这个地址同一时间只有一个物理路由器占用。在虚拟路由器里面的物理路由器组里面通过多播IP地址 224.0.0.18 来定时发送通告消息。每个Router都有一个 1-255 之间的优先级别,级别最高的(highest priority)将成为主控(master)路由器。通过降低master的优先权可以让处于backup状态的路由器抢占(pro-empt)主路由器的状态,两个backup优先级相同的IP地址较大者为master,接管虚拟IP。

keepalived可以认为是VRRP协议在Linux上的实现,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。

最常见的的架构
tu.png

keepalived安装:

安装所需库文件

yum install popt popt-devel libnl libnl-devel libnfnetlink-devel -y

下载源码解压编译安装:

wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.3.5.tar.gz
tar xvf keepalived-1.3.5.tar.gz
cd keepalived-1.3.5
./configure --prefix=/usr/local/keepalived --sbindir=/usr/local/keepalived/sbin
make && make install

---建立keepalived快捷链接---

ln -s /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/bin/ 

---创建keepalived相关配置文件---

mkdir -p /etc/keepalived 
cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived
cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig

---创建keepalived服务启动文件、加入开机启动
touch /etc/init.d/keepalived
/etc/init.d/keepalived脚本内容如下:

#!/bin/bash
#chkconfig:2345 10 90
#description:start keepalived service
start(){
/usr/local/keepalived/sbin/keepalived -D
echo "keepalive service is start ok."
}

stop(){
echo "keepalived service is stoped..."
killall keepalived
}

case $1 in
start)
start
;;
stop)
stop
;;
*)
echo "input error."
esac
exit 0

nginx监控脚本/etc/keepalived/check_nginx.sh
检测ngnix的运行状态,并在nginx进程不存在时尝试重新启动ngnix,如果启动失败则停止keepalived,此时BACKUP会接管VIP

#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
    su - nginx -c "/usr/local/nginx/sbin/nginx"
    sleep 2
    counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
    if [ "${counter}" = "0" ]; then
        /etc/init.d/keepalived stop
    fi
fi

curl 主页连续2个3s没有响应则停止keepalived,根据实际场景关闭。

#!/bin/bash
count=0
for (( k=0; k<2; k++ ))
do
    check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost -o /dev/null )
    if [ "$check_code" != "200" ]; then
        count=$(expr $count + 1)
        sleep 3
        continue
    else
        count=0
        break
    fi
done
if [ "$count" != "0" ]; then
#   /etc/init.d/keepalived stop
    exit 1
else
    exit 0
fi

keepalived.conf配置MASTER:

global_defs {
    notification_email {
        xxx@example.com
    }
    notification_email_from itsection@example.com
    smtp_server mail.example.com
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
#    script "killall -0 nginx"
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -5
    fall 3  
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth1
    mcast_src_ip 10.10.0.5
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.10.0.2
    }
    track_script {
       chk_nginx
    }
}

keepalived.conf配置BACKUP:

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    notification_email {
        xxx@example.com
    }
    notification_email_from xxx@example.com
    smtp_server mail.example.com
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
#    script "killall -0 nginx"
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -5
    fall 3  
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth1
    mcast_src_ip ip 10.10.0.6
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.10.0.2
    }
    track_script {
       chk_nginx
    }
}

多个backup的话直接复制,修改掉IP即可,修改完以后,重启服务service keepalived restart

配置选项说明
global_defs

notification_email : keepalived在发生诸如切换操作时需要发送email通知地址,后面的 smtp_server 相比也都知道是邮件服务器地址。也可以通过其它方式报警,毕竟邮件不是实时通知的。
router_id : 机器标识,通常可设为hostname。故障发生时,邮件通知会用到
vrrp_instance

state : 指定instance(Initial)的初始状态,就是说在配置好后,这台服务器的初始状态就是这里指定的,但这里指定的不算,还是得要通过竞选通过优先级来确定。如果这里设置为MASTER,但如若他的优先级不及另外一台,那么这台在发送通告时,会发送自己的优先级,另外一台发现优先级不如自己的高,那么他会就回抢占为MASTER
interface : 实例绑定的网卡,因为在配置虚拟IP的时候必须是在已有的网卡上添加的
mcast_src_ip : 发送多播数据包时的源IP地址,这里注意了,这里实际上就是在那个地址上发送VRRP通告,这个非常重要,一定要选择稳定的网卡端口来发送,这里相当于heartbeat的心跳端口,如果没有设置那么就用默认的绑定的网卡的IP,也就是interface指定的IP地址
virtual_router_id : 这里设置VRID,这里非常重要,相同的VRID为一个组,他将决定多播的MAC地址
priority : 设置本节点的优先级,优先级高的为master
advert_int : 检查间隔,默认为1秒。这就是VRRP的定时器,MASTER每隔这样一个时间间隔,就会发送一个advertisement报文以通知组内其他路由器自己工作正常
authentication : 定义认证方式和密码,主从必须一样
virtual_ipaddress : 这里设置的就是VIP,也就是虚拟IP地址,他随着state的变化而增加删除,当state为master的时候就添加,当state为backup的时候删除,这里主要是有优先级来决定的,和state设置的值没有多大关系,这里可以设置多个IP地址
track_script : 引用VRRP脚本,即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期运行它们来改变优先级,并最终引发主备切换。
vrrp_script
告诉 keepalived 在什么情况下切换,所以尤为重要。可以有多个 vrrp_script

script : 自己写的检测脚本。也可以是一行命令如killall -0 nginx
interval 2 : 每2s检测一次
weight -5 : 检测失败(脚本返回非0)则优先级 -5
fall 2 : 检测连续 2 次失败才算确定是真失败。会用weight减少优先级(1-255之间)
rise 1 : 检测 1 次成功就算成功。但不修改优先级
这里要提示一下script一般有2种写法:

通过脚本执行的返回结果,改变优先级,keepalived继续发送通告消息,backup比较优先级再决定
脚本里面检测到异常,直接关闭keepalived进程,backup机器接收不到advertisement会抢占IP
上文 vrrp_script 配置部分,killall -0 nginx属于第1种情况,/etc/keepalived/check_nginx.sh属于第2种情况(脚本中关闭keepalived)。个人更倾向于通过shell脚本判断,但有异常时exit 1,正常退出exit 0,然后keepalived根据动态调整的 vrrp_instance 优先级选举决定是否抢占VIP:

如果脚本执行结果为0,并且weight配置的值大于0,则优先级相应的增加
如果脚本执行结果非0,并且weight配置的值小于0,则优先级相应的减少
其他情况,原本配置的优先级不变,即配置文件中priority对应的值。

提示:

优先级不会不断的提高或者降低
可以编写多个检测脚本并为每个检测脚本设置不同的weight(在配置中列出就行)
不管提高优先级还是降低优先级,最终优先级的范围是在[1,254],不会出现优先级小于等于0或者优先级大于等于255的情况
在MASTER节点的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt ,当它异常恢复后,即使它 prio 更高也不会抢占,这样可以避免正常情况下做无谓的切换
以上可以做到利用脚本检测业务进程的状态,并动态调整优先级从而实现主备切换。

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