Keepalived原理

Keepalived簡介：

    keepalived，保持存活，在網(wǎng)絡(luò)中就是保持在線，也就是HA，用來防止單點故障的發(fā)生，在keepalived中最重要的就是VRRP協(xié)議，它是keepalived實現(xiàn)高可用的基礎(chǔ)，。

一、VRRP協(xié)議

    網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計的時候必須考慮冗余容災(zāi)，線路容災(zāi)，設(shè)備容災(zāi)，從而防止單點故障的發(fā)生，所以在路由器或三層交換機也要實現(xiàn)冗余，這里就要用到vrrp協(xié)議，即vrrp就是一種容錯協(xié)議，為消除在靜態(tài)缺省路由環(huán)境下的缺省路由器單點故障引起的網(wǎng)絡(luò)失效而設(shè)計的主備模式的協(xié)議，使得在發(fā)生故障而進行設(shè)備功能切換時可以不影響內(nèi)外數(shù)據(jù)通信，不需要修改內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

    VRRP協(xié)議將兩臺或多臺路由器設(shè)備虛擬成一個設(shè)備，對外提供虛擬路由器IP（一個或多個），而在虛擬路由器內(nèi)部，對虛擬路由器有操作權(quán)限的就是Master，或者通過算法選舉產(chǎn)生，master實現(xiàn)針對虛擬路由器ip的各種網(wǎng)絡(luò)功能，如ARP請求，ICMP以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)等；其他設(shè)備不擁有該ip，狀態(tài)是BACKUP，除了接收Master的VRRP狀態(tài)通告信息外，不執(zhí)行對外的網(wǎng)絡(luò)功能。當主機失效時，Backup將接管原先的master網(wǎng)絡(luò)功能。

    配置VRRP協(xié)議時需要配置每個路由器的虛擬路由器id也就是VRID和優(yōu)先權(quán)值，使用VRID將路由器進行分組，具有相同的VRID值的路由器為同一組，VRID是一個0-255的正整數(shù)，同一組中的路由器通過使用優(yōu)先級權(quán)值來選舉Master，優(yōu)先級權(quán)值大的為Master，權(quán)值小的為backup，優(yōu)先級權(quán)值也是0-255的正整數(shù)。

    VRRP協(xié)議使用多播數(shù)據(jù)來傳輸VRRP數(shù)據(jù)，VRRP數(shù)據(jù)使用特殊的虛擬源MAC地址發(fā)送數(shù)據(jù)而不是自身網(wǎng)卡的MAC地址，vrrp運行時只有Master路由器定時發(fā)送vrrp通告信息，表示Master正常工作，Backup只負責接收Vrrp數(shù)據(jù)，不發(fā)送數(shù)據(jù)，如果一定時間內(nèi)沒有收到Master的通告信息，各Backup將宣告自己成為Master，發(fā)送通告信息，重新進行Master選舉狀態(tài)。

    相關(guān)術(shù)語：

    虛擬路由器：由一個Master路由器和多個Backup路由器組成，主機將虛擬路由器當做默認網(wǎng)關(guān)；

    虛擬IP地址：虛擬路由器的ip地址，一個虛擬路由器可以擁有一個或多個ip地址；

    VRID：標識虛擬路由器，有相同VRID的一組路由器為一個虛擬路由器；

    Master路由器：在虛擬路由器中承擔轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的路由器；

    Backup路由器：在虛擬路由器中只負責接收數(shù)據(jù)，當Master路由器出現(xiàn)故障時，能夠代替Master路由器工作：

    VRRP在根據(jù)優(yōu)先級權(quán)值選擇虛擬路由器中的每臺路由器的地位時有兩種方式：

    1)非搶占式：如果Backup路由器工作在非搶占式方式下，則只要Master路由器沒有出現(xiàn)故障，即使Backup路由器之后被配置了更高的優(yōu)先級也不會成為Master路由器；

    2)搶占方式：如果Backup路由器工作在搶占方式下，當它收到VRRP報文后，會將自己的優(yōu)先級與通告中的優(yōu)先級進行比較，如果自己的優(yōu)先級比當前的Master優(yōu)先級高，就會主動搶占成為Master路由器；否則，將保持Backup狀態(tài)。

二.keepalived原理

    1.keepalived組件：

    keepalived是模塊化設(shè)計，不同的模塊負責不同的功能；

    keepalived的組件：core、check、vrrp、libipfwc、libipvs-2.4、libipvs-2.6

    core:是keepalived的核心，負責主進程的啟動和維護，全局配置文件的加載解析等；

    check：負責healthchecker(健康檢查)，包括了各種健康檢查的方式以及對應(yīng)配置的解析；

    vrrp：vrrpd子進程，vrrpd子進程就是用來實現(xiàn)vrrp協(xié)議的；

    libipfwc：iptables庫，在配置LVS時會用到；

    libipvs*：配置LVS；

    2.keepalived進程

    keepalived啟動后會有三個進程：

    父進程：內(nèi)存管理，子進程管理；

    子進程：VRRP子進程；

    子進程：healthchecker子進程；

    兩個子進程都被系統(tǒng)WatchDog看管，兩個子進程都各自負責自己的事，healthchecker子進程負責檢查各個服務(wù)器的健康狀態(tài)，如果healthchecker子進程檢查到Master服務(wù)器不可用了，就會通知本機上的兄弟vrrpd子進程，讓它刪除通告，并且去掉虛擬ip，轉(zhuǎn)換為Backup狀態(tài)。