Keepalived原理該如何理解

今天就跟大家聊聊有關Keepalived原理該如何理解，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

1.Keepalived 定義
Keepalived 是一個基于VRRP協議來實現的LVS服務高可用方案，可以利用其來避免單點故障。一個LVS服務會有2臺服務器運行Keepalived，一臺為主服務器（MASTER），一臺為備份服務器（BACKUP），但是對外表現為一個虛擬IP，主服務器會發(fā)送特定的消息給備份服務器，當備份服務器收不到這個消息的時候，即主服務器宕機的時候， 備份服務器就會接管虛擬IP，繼續(xù)提供服務，從而保證了高可用性。Keepalived是VRRP的完美實現，因此在介紹keepalived之前，先介紹一下VRRP的原理。

2.VRRP 協議簡介
在現實的網絡環(huán)境中，兩臺需要通信的主機大多數情況下并沒有直接的物理連接。對于這樣的情況，它們之間路由怎樣選擇？主機如何選定到達目的主機的下一跳路由，這個問題通常的解決方法有二種：
在主機上使用動態(tài)路由協議(RIP、OSPF等)
在主機上配置靜態(tài)路由
很明顯，在主機上配置動態(tài)路由是非常不切實際的，因為管理、維護成本以及是否支持等諸多問題。配置靜態(tài)路由就變得十分流行，但路由器(或者說默認網關default gateway)卻經常成為單點故障。VRRP的目的就是為了解決靜態(tài)路由單點故障問題，VRRP通過一競選(election)協議來動態(tài)的將路由任務交給LAN中虛擬路由器中的某臺VRRP路由器。

3.VRRP 工作機制
在一個VRRP虛擬路由器中，有多臺物理的VRRP路由器，但是這多臺的物理的機器并不能同時工作，而是由一臺稱為MASTER的負責路由工作，其它的都是BACKUP，MASTER并非一成不變，VRRP讓每個VRRP路由器參與競選，最終獲勝的就是MASTER。MASTER擁有一些特權，比如，擁有虛擬路由器的IP地址，我們的主機就是用這個IP地址作為靜態(tài)路由的。擁有特權的MASTER要負責轉發(fā)發(fā)送給網關地址的包和響應ARP請求。
VRRP通過競選協議來實現虛擬路由器的功能，所有的協議報文都是通過IP多播(multicast)包(多播地址224.0.0.18)形式發(fā)送的。虛擬路由器由VRID(范圍0-255)和一組IP地址組成，對外表現為一個周知的MAC地址。所以，在一個虛擬路由 器中，不管誰是MASTER，對外都是相同的MAC和IP(稱之為VIP)?？蛻舳酥鳈C并不需要因為MASTER的改變而修改自己的路由配置，對客戶端來說，這種主從的切換是透明的。
在一個虛擬路由器中，只有作為MASTER的VRRP路由器會一直發(fā)送VRRP通告信息(VRRPAdvertisement message)，BACKUP不會搶占MASTER，除非它的優(yōu)先級(priority)更高。當MASTER不可用時(BACKUP收不到通告信息)， 多臺BACKUP中優(yōu)先級最高的這臺會被搶占為MASTER。這種搶占是非?？焖俚?<1s)，以保證服務的連續(xù)性。由于安全性考慮，VRRP包使用了加密協議進行加密。

4.VRRP 工作流程
(1).初始化： 
路由器啟動時，如果路由器的優(yōu)先級是255(最高優(yōu)先級，路由器擁有路由器地址)，要發(fā)送VRRP通告信息，并發(fā)送廣播ARP信息通告路由器IP地址對應的MAC地址為路由虛擬MAC，設置通告信息定時器準備定時發(fā)送VRRP通告信息，轉為MASTER狀態(tài)；否則進入BACKUP狀態(tài)，設置定時器檢查定時檢查是否收到MASTER的通告信息。
(2).Master
設置定時通告定時器；
用VRRP虛擬MAC地址響應路由器IP地址的ARP請求；
轉發(fā)目的MAC是VRRP虛擬MAC的數據包；
如果是虛擬路由器IP的擁有者，將接受目的地址是虛擬路由器IP的數據包，否則丟棄；
當收到shutdown的事件時刪除定時通告定時器，發(fā)送優(yōu)先權級為0的通告包，轉初始化狀態(tài)；
如果定時通告定時器超時時，發(fā)送VRRP通告信息；
收到VRRP通告信息時，如果優(yōu)先權為0，發(fā)送VRRP通告信息；否則判斷數據的優(yōu)先級是否高于本機，或相等而且實際IP地址大于本地實際IP，設置定時通告定時器，復位主機超時定時器，轉BACKUP狀態(tài)；否則的話，丟棄該通告包；
(3).Backup
設置主機超時定時器；
不能響應針對虛擬路由器IP的ARP請求信息；
丟棄所有目的MAC地址是虛擬路由器MAC地址的數據包；
不接受目的是虛擬路由器IP的所有數據包；
當收到shutdown的事件時刪除主機超時定時器，轉初始化狀態(tài)；
主機超時定時器超時的時候，發(fā)送VRRP通告信息，廣播ARP地址信息，轉MASTER狀態(tài)；
收到VRRP通告信息時，如果優(yōu)先權為0，表示進入MASTER選舉；否則判斷數據的優(yōu)先級是否高于本機，如果高的話承認MASTER有效，復位主機超時定時器；否則的話，丟棄該通告包；

5.ARP查詢處理
當內部主機通過ARP查詢虛擬路由器IP地址對應的MAC地址時，MASTER路由器回復的MAC地址為虛擬的VRRP的MAC地址，而不是實際網卡的 MAC地址，這樣在路由器切換時讓內網機器覺察不到；而在路由器重新啟動時，不能主動發(fā)送本機網卡的實際MAC地址。如果虛擬路由器開啟的ARP代理 (proxy_arp)功能，代理的ARP回應也回應VRRP虛擬MAC地址；

看完上述內容，你們對Keepalived原理該如何理解有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。