我是靠谱客的博主 哭泣宝马,最近开发中收集的这篇文章主要介绍Keepalived 原理,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述



http://zkchang.blog.51cto.com/10574636/1706998




一.keepalived和其工作原理:


keepalived是一个类似于Layer2,4,7交换机制的软件。是Linux集群管理中保证集群高可用的一个服务软件,其功能是用来防止单点故障。

keepalived的工作原理:
            keepalived是基于 VRRP协议 实现的保证集群高可用的一个服务软件,主要功能是实现 真机的故障隔离和负载均衡器间的失败切换防止单点故障 。在了解keepalived原理之前先了解一下VRRP协议。

VRRP协议:Virtual Route Redundancy Protocol虚拟路由冗余协议。是一种容错协议,保证当主机的下一跳路由出现故障时,由另一台路由器来代替出现故障的路由器进行工作,从而保持网络通信的连续性和可靠性。在介绍VRRP之前先介绍一些关于VRRP的相关术语:

虚拟路由器:由一个 Master 路由器和多个 Backup 路由器组成。主机将虚拟路由器当作默认网关。
VRID:虚拟路由器的标识。有相同 VRID 的一组路由器构成一个虚拟路由器。
Master 路由器:虚拟路由器中承担报文转发任务的路由器
Backup 路由器: Master 路由器出现故障时,能够代替 Master 路由器工作的路由器。
虚拟 IP 地址:虚拟路由器的 IP 地址。一个虚拟路由器可以拥有一个或多个IP 地址。
IP 地址拥有者:接口 IP 地址与虚拟 IP 地址相同的路由器被称为 IP 地址拥有者。
虚拟 MAC 地址:一个虚拟路由器拥有一个虚拟 MAC 地址。虚拟 MAC 地址的格式为 00-00-5E-00-01-{VRID}。通常情况下,虚拟路由器回应 ARP 请求使用的是虚拟 MAC 地址,只有虚拟路由器做特殊配置的时候,才回应接口的真实 MAC 地址。

优先级: VRRP 根据优先级来确定虚拟路由器中每台路由器的地位。
非抢占方式:如果 Backup 路由器工作在非抢占方式下,则只要 Master 路由器没有出现故障,Backup 路由器即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master 路由器。
抢占方式:如果 Backup 路由器工作在抢占方式下,当它收到 VRRP 报文后,会将自己的优先级与通告报文中的优先级进行比较。如果自己的优先级比当前的 Master 路由器的优先级高,就会主动抢占成为 Master 路由器;否则,将保持 Backup 状态。

虚拟路由示意图:
              
 

        VRRP将局域网内的一组路由器划分在一起,形成一个VRRP备份组,它在功能上相当于一台路由器的功能,使用虚拟路由器号进行标识(VRID)。虚拟路由器有自己的虚拟IP地址和虚拟MAC地址,它的外在变现形式和实际的物理路由完全一样。局域网内的主机将虚拟路由器的IP地址设置为默认网关,通过虚拟路由器与外部网络进行通信。

        虚拟路由器是工作在实际的物理路由器之上的。它由多个实际的路由器组成,包括一个Master路由器和多个Backup路由器。 Master路由器正常工作时,局域网内的主机通过Master与外界通信。当Master路由器出现故障时, Backup路由器中的一台设备将成为新的Master路由器,接替转发报文的工作。(路由器的高可用)

VRRP的工作工程
(1) 虚拟路由器中的路由器根据优先级选举出 Master。 Master 路由器通过发送免 费 ARP 报文,将自己的虚拟 MAC 地址通知给与它连接的设备或者主机,从 而承担报文转发任务;
(2) Master 路由器周期性发送 VRRP 报文,以公布其配置信息(优先级等)和工 作状况;
(3) 如果 Master 路由器出现故障,虚拟路由器中的 Backup 路由器将根据优先级 重新选举新的 Master;
(4) 虚拟路由器状态切换时, Master 路由器由一台设备切换为另外一台设备, 的 Master 路由器只是简单地发送一个携带虚拟路由器的 MAC 地址和虚拟 IP 地址信息的ARP 报文,这样就可以更新与它连接的主机或设备中的 ARP 相关信息。网络中的主机感知不到 Master 路由器已经切换为另外一台 设备。
(5) Backup 路由器的优先级高于 Master 路由器时,由 Backup 路由器的工作方 式(抢占方式和非抢占方式)决定是否重新选举 Master。
VRRP优先级的取值范围为0到255(数值越大表明优先级越高)

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keepalived的工作原理就是基于VRRP实现的,keepalived的体系结构图如下:

             

在这个机构图中,处于内核的IPVS和NETLINK,其中NETLINK是提供高级路由及其他相关的网络功能,如果在负载均衡器上启用iptables/netfilter,将会直接影响它的性能。对于图中不同模块功能的介绍如下:

           -  VRRP Stack  负责负载均衡器之间的失败切换FailOver ;//LVS 中负责DR调度器组的

           -  Checkers  负责检查调度器后端的Real server 或者 Upstream Server的健康状况; // 检查RS的状态,决定是否将其剔除
   - WatchDog 负责监控checkers和VRRP进程的状况;
   - IPVS wrapper 用来发送设定的规则到内核IPVS;
   - Netlink Reflector 用来设定VRRP的vip地址。// VIP也有‘人’管


keepalived运行时,会启动3个进程,分别为:core(核心进程),check和vrrp 
    - core:负责主进程的启动,维护和全局配置文件的加载;
    - check:负责健康检查
    - vrrp:用来实现vrrp协议

总结:在vrrp协议的基础上实现了服务器主机的负载均衡,VRRP负责调度器之间的高可用。


Keepalived 配置文件介绍:

                   在yum安装好keepalived之后,keepalived会产生一个配置文件/etc/keepalived/keepalived.conf ,配置文件包含了三个段:
  全局定义段、VRRP实例定义段、虚拟服务器定义段。

    
    
  1. global_defs {
  2. notification_email { 指定keepalived在发生切换时需要发送email到的对象。
  3. acassen@firewall.loc
  4. }
  5. notification_email_from huangxin202823@163.com #指定发件人
  6. smtp_server smtp.163.com #指定smtp服务器地址
  7. smtp_connect_timeout 3 #指定smtp连接超时时间
  8. router_id LVS_DEVEL #运行keepalived的一个标识
  9. }
  10. vrrp_sync_group VG_1{ #监控多个网段的实例
  11. group{
  12. inside_network #实例名
  13. outside_network }
  14. notify_master /path/xx.sh #指定当切换到master时,执行的脚本
  15. netify_backup /path/xx.sh #指定当切换到backup时,执行的脚本
  16. notify_fault "path/xx.shVG_1" #故障时执行的脚本
  17. notify /path/xx.sh #脚本所在目录
  18. smtp_alert #使用global_defs中提供的邮件地址和smtp服务器发送邮件通知}
  19. #VRRP实例定义段
  20. vrrp_instance VI_1 {
  21. state MASTER #指定哪个为master,哪个为backup
  22. interface eth0 #设置实例绑定的网卡
  23. virtual_router_id 51 #VRID标记
  24. priority 100 #优先级,高优先级的DR会抢占为master (默认为抢占模式)
  25. advert_int 1 #检查间隔,1秒
  26. authentication { #设置认证
  27. auth_type PASS #认证方式
  28. auth_pass 1111 #认证字符串(使用 openssl rand -hex 6生成随机字符串)
  29. }
  30. virtual_ipaddress { #设置VIP
  31. <IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING>scope <SCOPE> label <LABEL>
  32. 192.168.200.17/24 deveth1
  33. 192.168.200.100/24 deveth2 label eth2:1
  34. }
  35. sorry_server 127.0.0.1 80 #web服务器全部失败,可以指定Sorry web
  36. }
  37. virtual_server 192.168.200.100 443 {
  38. delay_loop 6 #健康检查时间间隔,单位秒
  39. lb_algo rr #负载调度算法,支持的算法:rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh
  40. lb_kind DR #LVS的类型:有NAT|DR|TUN
  41. nat_mask255.255.255.0 #子网掩码
  42. persistence_timeout50 #会话保持时间,单位秒(可以适当延长时间以保持session)
  43. protocol TCP #转发协议类型,有TCP和UDP两种
  44.   real_server 192.168.201.100443 { #定义RS 服务
  45. weight 1#权重
  46. #inhibit_on_failure #当服务器健康检查失效时,将weight设置为0不是直接从ipvs中删除
  47. #notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING>#Server启动时执行的脚本
  48. #notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING>#Server down时执行的脚本
  49. #后端RS服务器的检查 (HTTP_GET 和SSL_GET):
  50. SSL_GET {
  51. url { #检查url,可以指定多个,status_codeand digest
  52. path /
  53. digest ff20ad #或者status_code 200 ....
  54. }
  55. connect_timeout 3 #连接超时时间
  56. nb_get_retry 3 #重连次数
  57. delay_before_retry 3 #重连间隔时间
  58. }
  59. #也可以通过TCP_CHECK判断RealServer的健康状况:
  60. }
  61. }

最后

以上就是哭泣宝马为你收集整理的Keepalived 原理的全部内容,希望文章能够帮你解决Keepalived 原理所遇到的程序开发问题。

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