Keepalived概念与原理

为什么决定好好看一下keepalived?因为它重要呀。下面且听老猫慢慢道来,本节老猫决定用自己最俗的语言来讲清楚老猫对keepalived的理解。

简单介绍

“keepalived”,我们简单的通过这个词就能了解一些信息,字面的意思就是”保持存活着的”。所以它的作用大概也可想而知了,该软件主要是为了检查相关服务的健康状态,解决动态路由单点故障问题。简单地来说就是看你底下的多台服务是否正常,如果不正常,给你切换。

Keepalived 软件起初是专为 LVS 负载均衡软件设计的,用来管理并监控 LVS 集群系统中各个服务节点的状态,后来又加入了可以实现高可用的 VRRP 功能。因此,Keepalived除了能够管理 LVS 软件外,还可以作为其他服务(例如:Nginx、Haproxy、MySQL等)的高可用解决方案软件。

Keepalived 软件主要通过 VRRP 协议实现高可用功能的,VRRP 是 Virtual Router Redundancy Protocol (虚拟路由器冗余协议)的缩写,VRRP 出现的目的就是为了解决动态路由单点故障问题的,它能够保证当个别节点宕机时,整个网络可以不间断的运行。所以,Keepalived 一方面具有配置管理 LVS 的功能,同时还具有对LVS 下面节点进行健康检查的功能,另一方面也可以实现系统网络服务的高可用功能。

Keepalived 软件的官方站点: http://www.keepalived.org

功能

1)管理 LVS 负载均衡软件

早期的 LVS 软件,需要通过命令行或脚本实现管理,并且没有针对 LVS 节点的健康检查功能。为了解决 LVS 的这些使用不便的问题,Keepalived就诞生了,可以说,Keepalived软件起初是专为了解决 LVS 的问题而诞生的。因此,Keepalived和LVS的感情很深,它们的关系如同夫妻一样,可以紧密的结合,愉快的工作。Keepalived 可以通过读取自身的配置文件实现通过更底层的接口直接管理 LVS 的配置以及控制服务的启动、停止等功能,这使得 LVS 的应用就更加简单方便了。

2)实现对 LVS 集群节点健康检查功能(healthcheck)

Keepalived 可以通过在自身的keepalived.conf文件里配置 LVS 的节点 IP 和相关参数实现对 LVS 的直接管理;除此之外,当 LVS 集群中的某一个甚至是几个节点服务器同时发生故障无法提供服务时,Keepalived 服务会自动将失效的节点服务器从 LVS 的正常转发队列中清楚出去,并转换到别的正常节点服务器上,从而保证最终用户的访问不受影响;当故障的节点服务器被修复后,Keepalived 服务又会自动地把它们加入到正常转发队列中,对客户提供服务。

3)作为系统网络服务的高可用功能(failover)

Keepalived 可以实现任意两台主机之间,例如 Master 和 Backup 主机之间的故障转移和自动切换,这个主机可以是普通的不能停机的业务服务器,也可以是 LVS 负载均衡、Nginx 反向代理这样的服务器。

Keepalived 高可用功能实现的原理为:两台主机同时安装好 keepalived 软件并启动服务,开始正常工作时,由角色为 Master 的主机获得所有资源并对用户提供服务,角色 Backup 的主机作为 Master 主机的热备;当角色为 Master 的主机失效或出现故障时,角色为 Backup 的主机将自动接管 Master 主机的所有工作,包括接管 VIP 资源及相应资源服务;而当角色为 Master 的主机故障修复后,又会自动接管回它原来处理的工作,角色为 Backup 的主机则同时释放 Master 主机失效它接管的工作,此时,两台主机将恢复到最初启动时各自的原始角色及工作状态。

原理

Keepalived高可用之间是通过VRRP通信的,因此,我从VRRP开始给您讲起:

  1. VRRP也就是虚拟路由冗余协议,它的出现就是为了解决静态路由的单点故障。
  2. VRRP是通过一种竞选协议机制来将路由任务交给某台VRRP路由器的。
  3. VRRP用IP多播的方式(默认多播地址(224.0.0.18))实现高可用之间通信。
  4. 工作时主节点发包,备节点接包,当备节点接收不到主节点发的数据包的时候,就启动接管程序接管主节点的资源。备节点可以有多个,通过优先级竞选,但一般Keepalived系统运维工作中都是一对。
  5. VRRP使用了加密协议加密数据,但Keepalived官方目前还是推荐用明文的方式配置认证类型和密码。

介绍完了VRRP,接下来我再介绍一下Keepalived服务的工作原理:

  • Keepalived高可用之间是通过VRRP进行通信的,VRRP是通过竞选机制来确定主备的,主的优先级高于备,因此,工作时主会优先获得所有的资源,备节点处于等待状态,当主挂了的时候,备节点就会接管主节点的资源,然后顶替主节点对外提供服务。
  • 在Keepalived服务之间,只有作为主的服务器会一直发送VRRP广播包,告诉备它还活着,此时备不会抢占主,当主不可用时,即备监听不到主发送的广播包时,就会启动相关服务接管资源,保证业务的连续性。接管速度最快可以小于1秒。

结尾

介绍了一些keepalived的功能以及特性,后面给大家同步相关的keepalived+nginx实现高可用。

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