第1章 keepalived服務說明

1.1 keepalived是什麼？

　　Keepalived軟體起初是專為LVS負載均衡軟體設計的，用來管理並監控LVS集群系統中各個服務節點的狀態，後來又加入了可以實現高可用的VRRP功能。因此，Keepalived除了能夠管理LVS軟體外，還可以作為其他服務（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解決方案軟體。

　　Keepalived軟體主要是通過VRRP協議實現高可用功能的。VRRP是Virtual Router RedundancyProtocol(虛擬路由器冗餘協議）的縮寫，VRRP出現的目的就是為了解決靜態路由單點故障問題的，它能夠保證當個別節點宕機時，整個網路可以不間斷地執行。

　　所以，Keepalived 一方面具有配置管理LVS的功能，同時還具有對LVS下面節點進行健康檢查的功能，另一方面也可實現系統網路服務的高可用功能。

　　keepalived官網http://www.keepalived.org

1.2 keepalived服務的三個重要功能

　　管理LVS負載均衡軟體

　　實現LVS叢集節點的健康檢查中

　　作為系統網路服務的高可用性（failover）

1.3 Keepalived高可用故障切換轉移原理

　　Keepalived高可用服務對之間的故障切換轉移，是通過 VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虛擬路由器冗餘協議）來實現的。

　　在 Keepalived服務正常工作時，主 Master節點會不斷地向備節點發送（多播的方式）心跳訊息，用以告訴備Backup節點自己還活看，當主 Master節點發生故障時，就無法傳送心跳訊息，備節點也就因此無法繼續檢測到來自主 Master節點的心跳了，於是呼叫自身的接管程式，接管主Master節點的 IP資源及服務。而當主 Master節點恢復時，備Backup節點又會釋放主節點故障時自身接管的IP資源及服務，恢復到原來的備用角色。

　　那麼，什麼是VRRP呢？

　　VRRP ,全 稱 Virtual Router Redundancy Protocol ,中文名為虛擬路由冗餘協議 ，VRRP的出現就是為了解決靜態踣甶的單點故障問題，VRRP是通過一種競選機制來將路由的任務交給某臺VRRP路由器的。

1.4 keepalived 原理

1.4.1keepalived高可用架構示意圖

1.4.2 文字，表述

Keepalived的工作原理：

　　Keepalived高可用對之間是通過VRRP通訊的，因此，我們從 VRRP開始瞭解起：

　　　　1) VRRP,全稱 Virtual Router Redundancy Protocol,中文名為虛擬路由冗餘協議，VRRP的出現是為了解決靜態路由的單點故障。

　　　　2) VRRP是通過一種竟選協議機制來將路由任務交給某臺 VRRP路由器的。

　　　　3) VRRP用 IP多播的方式（預設多播地址（224.0_0.18))實現高可用對之間通訊。

　　　　4) 工作時主節點發包，備節點接包，當備節點接收不到主節點發的資料包的時候，就啟動接管程式接管主節點的開源。備節點可以有多個，通過優先順序競選，但一般 Keepalived系統運維工作中都是一對。

　　　　5) VRRP使用了加密協議加密資料，但Keepalived官方目前還是推薦用明文的方式配置認證型別和密碼。

　　介紹完 VRRP,接下來我再介紹一下 Keepalived服務的工作原理：

　　Keepalived高可用對之間是通過 VRRP進行通訊的， VRRP是遑過競選機制來確定主備的，主的優先順序高於備，因此，工作時主會優先獲得所有的資源，備節點處於等待狀態，當主掛了的時候，備節點就會接管主節點的資源，然後頂替主節點對外提供服務。

　　在 Keepalived服務對之間，只有作為主的伺服器會一直髮送 VRRP廣播包,告訴備它還活著，此時備不會槍佔主，當主不可用時，即備監聽不到主傳送的廣播包時，就會啟動相關服務接管資源，保證業務的連續性.接管速度最快可以小於1秒。

第2章 keepalived軟體使用

2.1 軟體的部署

2.1.1 第一個里程碑 keepalived軟體安裝

yum install keepalived -y

/etc/keepalived
/etc/keepalived/keepalived.conf     #keepalived服務主配置檔案
/etc/rc.d/init.d/keepalived         #服務啟動指令碼
/etc/sysconfig/keepalived
/usr/bin/genhash
/usr/libexec/keepalived
/usr/sbin/keepalived

第二個里程碑： 進行預設配置測試

2.1.2 配置檔案說明

1-13行表示全域性配置

 global_defs {    #全域性配置
    notification_email {   定義報警郵件地址
      [email protected]
      [email protected]
      [email protected]
    } 
    notification_email_from [email protected]  #定義傳送郵件的地址
    smtp_server 192.168.200.1   #郵箱伺服器 
    smtp_connect_timeout 30      #定義超時時間
    router_id LVS_DEVEL        #定義路由標識資訊，相同區域網唯一
 }  

15-30行 虛擬ip配置 brrp

vrrp_instance VI_1 {   #定義例項
    state MASTER         #狀態引數 master/backup 只是說明
    interface eth0       #虛IP地址放置的網絡卡位置
    virtual_router_id 51 #同一家族要一直，同一個叢集id一致
    priority 100         # 優先順序決定是主還是備    越大越優先
    advert_int 1        #主備通訊時間間隔
    authentication {     # ↓
        auth_type PASS    #↓
        auth_pass 1111    #認證
    }                        #↑ 
    virtual_ipaddress {  #↓
        192.168.200.16    裝置之間使用的虛擬ip地址
        192.168.200.17
        192.168.200.18
    }
}

配置管理LVS：

　　關於 LVS 詳情參考http://www.cnblogs.com/clsn/p/7920637.html#_label7

2.1.3 最終配置檔案

主負載均衡伺服器配置

[root@lb01 conf]# cat  /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb01
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.3
    }
}

備負載均衡伺服器配置

[root@lb02 ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id lb02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
     10.0.0.3
    }
}

2.1.4 啟動keepalived

[root@lb02 ~]# /etc/init.d/keepalived start
Starting keepalived:                                       [  OK  ]

2.1.5 【說明】在進行訪問測試之前要保證後端的節點都能夠單獨的訪問。

測試連通性. 後端節點

[root@lb01 conf]# curl -H host:www.etiantian.org  10.0.0.8
web01 www
[root@lb01 conf]# curl -H host:www.etiantian.org  10.0.0.7
web02 www
[root@lb01 conf]# curl -H host:www.etiantian.org  10.0.0.9
web03 www
[root@lb01 conf]# curl -H host:bbs.etiantian.org  10.0.0.9
web03 bbs
[root@lb01 conf]# curl -H host:bbs.etiantian.org  10.0.0.8
web01 bbs
[root@lb01 conf]# curl -H host:bbs.etiantian.org  10.0.0.7
web02 bbs

2.1.6 檢視虛擬ip狀態

[root@lb01 conf]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:90:7f:0d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.0.0.5/24 brd 10.0.0.255 scope global eth0
    inet 10.0.0.3/24 scope global secondary eth0:1
    inet6 fe80::20c:29ff:fe90:7f0d/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:90:7f:17 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.16.1.5/24 brd 172.16.1.255 scope global eth1
    inet6 fe80::20c:29ff:fe90:7f17/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

2.1.7 【總結】配置檔案修改

Keepalived主備配置檔案區別：

　　01. router_id 資訊不一致

　　02. state 狀態描述資訊不一致

　　03. priority 主備競選優先順序數值不一致

2.2 腦裂

　　在高可用（HA）系統中，當聯絡2個節點的“心跳線”斷開時，本來為一整體、動作協調的HA系統，就分裂成為2個獨立的個體。由於相互失去了聯絡，都以為是對方出了故障。兩個節點上的HA軟體像“裂腦人”一樣，爭搶“共享資源”、爭起“應用服務”，就會發生嚴重後果——或者共享資源被瓜分、2邊“服務”都起不來了；或者2邊“服務”都起來了，但同時讀寫“共享儲存”，導致資料損壞（常見如資料庫輪詢著的聯機日誌出錯）。

　　對付HA系統“裂腦”的對策，目前達成共識的的大概有以下幾條：

　　　　1）新增冗餘的心跳線，例如：雙線條線（心跳線也HA），儘量減少“裂腦”發生機率；

　　　　2）啟用磁碟鎖。正在服務一方鎖住共享磁碟，“裂腦”發生時，讓對方完全“搶不走”共享磁碟資源。但使用鎖磁碟也會有一個不小的問題，如果佔用共享盤的一方不主動“解鎖”，另一方就永遠得不到共享磁碟。現實中假如服務節點突然宕機或崩潰，就不可能執行解鎖命令。後備節點也就接管不了共享資源和應用服務。於是有人在HA中設計了“智慧”鎖。即：正在服務的一方只在發現心跳線全部斷開（察覺不到對端）時才啟用磁碟鎖。平時就不上鎖了。

　　　　3）設定仲裁機制。例如設定參考IP（如閘道器IP），當心跳線完全斷開時，2個節點都各自ping一下參考IP，不通則表明斷點就出在本端。不僅“心跳”、還兼對外“服務”的本端網路鏈路斷了，即使啟動（或繼續）應用服務也沒有用了，那就主動放棄競爭，讓能夠ping通參考IP的一端去起服務。更保險一些，ping不通參考IP的一方乾脆就自我重啟，以徹底釋放有可能還佔用著的那些共享資源。

2.2.1 腦裂產生的原因

一般來說，裂腦的發生，有以下幾種原因：