資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：在協(xié)議實(shí)現(xiàn)里，虛擬路由器使用作為虛擬地址，就是唯一的，這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播地址來定時發(fā)送通告消息。負(fù)責(zé)健康檢查，包括常見的各種檢查方式。
公司內(nèi)部 OA 系統(tǒng)要做線上高可用，避免單點(diǎn)故障，所以計(jì)劃使用2臺虛擬機(jī)通過 Keepalived 工具來實(shí)現(xiàn) nginx 的高可用（High Avaiability），達(dá)到一臺nginx入口服務(wù)器宕機(jī)，另一臺備機(jī)自動接管服務(wù)的效果。（nginx做反向代理，實(shí)現(xiàn)后端應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載均衡）快速搭建請直接跳至 第2節(jié)。
1. Keepalived介紹Keepalived是一個基于VRRP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的服務(wù)高可用方案，可以利用其來避免IP單點(diǎn)故障，類似的工具還有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不會多帶帶出現(xiàn)，而是與其它負(fù)載均衡技術(shù)（如lvs、haproxy、nginx）一起工作來達(dá)到集群的高可用。
1.1 VRRP協(xié)議VRRP全稱 Virtual Router Redundancy Protocol，即 虛擬路由冗余協(xié)議。可以認(rèn)為它是實(shí)現(xiàn)路由器高可用的容錯協(xié)議，即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組(Router Group)，這個組里面有一個master和多個backup，但在外界看來就像一臺一樣，構(gòu)成虛擬路由器，擁有一個虛擬IP（vip，也就是路由器所在局域網(wǎng)內(nèi)其他機(jī)器的默認(rèn)路由），占有這個IP的master實(shí)際負(fù)責(zé)ARP相應(yīng)和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包，組中的其它路由器作為備份的角色處于待命狀態(tài)。master會發(fā)組播消息，當(dāng)backup在超時時間內(nèi)收不到vrrp包時就認(rèn)為master宕掉了，這時就需要根據(jù)VRRP的優(yōu)先級來選舉一個backup當(dāng)master，保證路由器的高可用。
在VRRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)里，虛擬路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作為虛擬MAC地址，XX就是唯一的 VRID （Virtual Router IDentifier），這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播IP地址 224.0.0.18 來定時發(fā)送通告消息。每個Router都有一個 1-255 之間的優(yōu)先級別，級別最高的（highest priority）將成為主控（master）路由器。通過降低master的優(yōu)先權(quán)可以讓處于backup狀態(tài)的路由器搶占（pro-empt）主路由器的狀態(tài)，兩個backup優(yōu)先級相同的IP地址較大者為master，接管虛擬IP。
與heartbeat/corosync等比較直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm ：
1.2 Keepalived + nginxHeartbeat、Corosync、Keepalived這三個集群組件我們到底選哪個好，首先我想說明的是，Heartbeat、Corosync是屬于同一類型，Keepalived與Heartbeat、Corosync，根本不是同一類型的。Keepalived使用的vrrp協(xié)議方式，虛擬路由冗余協(xié)議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP)；Heartbeat或Corosync是基于主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的高可用方式；簡單的說就是，Keepalived的目的是模擬路由器的高可用，Heartbeat或Corosync的目的是實(shí)現(xiàn)Service的高可用。
所以一般Keepalived是實(shí)現(xiàn)前端高可用，常用的前端高可用的組合有，就是我們常見的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是實(shí)現(xiàn)服務(wù)的高可用，常見的組合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 實(shí)現(xiàn)MySQL服務(wù)器的高可用。總結(jié)一下，Keepalived中實(shí)現(xiàn)輕量級的高可用，一般用于前端高可用，且不需要共享存儲，一般常用于兩個節(jié)點(diǎn)的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用于服務(wù)的高可用，且需要共享存儲，一般用于多節(jié)點(diǎn)的高可用。這個問題我們說明白了。
又有博友會問了，那heartbaet與corosync我們又應(yīng)該選擇哪個好啊，我想說我們一般用corosync，因?yàn)閏orosync的運(yùn)行機(jī)制更優(yōu)于heartbeat，就連從heartbeat分離出來的pacemaker都說在以后的開發(fā)當(dāng)中更傾向于corosync，所以現(xiàn)在corosync+pacemaker是最佳組合。
keepalived可以認(rèn)為是VRRP協(xié)議在Linux上的實(shí)現(xiàn)，主要有三個模塊，分別是core、check和vrrp。core模塊為keepalived的核心，負(fù)責(zé)主進(jìn)程的啟動、維護(hù)以及全局配置文件的加載和解析。check負(fù)責(zé)健康檢查，包括常見的各種檢查方式。vrrp模塊是來實(shí)現(xiàn)VRRP協(xié)議的。本文基于如下的拓?fù)鋱D：
+-------------+
| uplink |
+-------------+
|
+
MASTER keep|alived BACKUP
172.29.88.224 172.29.88.222 172.29.88.225
+-------------+ +-------------+ +-------------+
| nginx01 |----| virtualIP |----| nginx02 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
|
+------------------+------------------+
| | |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
| web01 | | web02 | | web03 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
2. keepalived實(shí)現(xiàn)nginx高可用
2.1安裝
我的環(huán)境是CentOS 6.2 X86_64，直接通過yum方式安裝最簡單：
# yum install -y keepalived # keepalived -v Keepalived v1.2.13 (03/19,2015)2.2 nginx監(jiān)控腳本
該腳本檢測ngnix的運(yùn)行狀態(tài)，并在nginx進(jìn)程不存在時嘗試重新啟動ngnix，如果啟動失敗則停止keepalived，準(zhǔn)備讓其它機(jī)器接管。
/etc/keepalived/check_nginx.sh ：
#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
/usr/local/bin/nginx
sleep 2
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
/etc/init.d/keepalived stop
fi
fi
你也可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求，總結(jié)出在什么情形下關(guān)閉keepalived，如 curl 主頁連續(xù)2個5s沒有響應(yīng)則切換：
#!/bin/bash
# curl -IL http://localhost/member/login.htm
# curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htm
count = 0
for (( k=0; k<2; k++ ))
do
check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}
" http://localhost/login.html -o /dev/null )
if [ "$check_code" != "200" ]; then
count = count +1
continue
else
count = 0
break
fi
done
if [ "$count" != "0" ]; then
# /etc/init.d/keepalived stop
exit 1
else
exit 0
fi
2.3 keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
zhouxiao@example.com
itsection@example.com
}
notification_email_from itsection@example.com
smtp_server mail.example.com
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
# script "killall -0 nginx"
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
interval 2
weight -5
fall 3
rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
mcast_src_ip 172.29.88.224
virtual_router_id 51
priority 101
advert_int 2
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.29.88.222
}
track_script {
chk_nginx
}
}
在其它備機(jī)BACKUP上，只需要改變 state MASTER -> state BACKUP，priority 101 -> priority 100，mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225即可。
service keepalived restart2.4 配置選項(xiàng)說明
global_defs
notification_email ： keepalived在發(fā)生諸如切換操作時需要發(fā)送email通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是郵件服務(wù)器地址。也可以通過其它方式報警，畢竟郵件不是實(shí)時通知的。
router_id ： 機(jī)器標(biāo)識，通常可設(shè)為hostname。故障發(fā)生時，郵件通知會用到
vrrp_instance
state ： 指定instance(Initial)的初始狀態(tài)，就是說在配置好后，這臺服務(wù)器的初始狀態(tài)就是這里指定的，但這里指定的不算，還是得要通過競選通過優(yōu)先級來確定。如果這里設(shè)置為MASTER，但如若他的優(yōu)先級不及另外一臺，那么這臺在發(fā)送通告時，會發(fā)送自己的優(yōu)先級，另外一臺發(fā)現(xiàn)優(yōu)先級不如自己的高，那么他會就回?fù)屨紴镸ASTER
interface ： 實(shí)例綁定的網(wǎng)卡，因?yàn)樵谂渲锰摂MIP的時候必須是在已有的網(wǎng)卡上添加的
mcast_src_ip ： 發(fā)送多播數(shù)據(jù)包時的源IP地址，這里注意了，這里實(shí)際上就是在那個地址上發(fā)送VRRP通告，這個非常重要，一定要選擇穩(wěn)定的網(wǎng)卡端口來發(fā)送，這里相當(dāng)于heartbeat的心跳端口，如果沒有設(shè)置那么就用默認(rèn)的綁定的網(wǎng)卡的IP，也就是interface指定的IP地址
virtual_router_id ： 這里設(shè)置VRID，這里非常重要，相同的VRID為一個組，他將決定多播的MAC地址
priority ： 設(shè)置本節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級，優(yōu)先級高的為master
advert_int ： 檢查間隔，默認(rèn)為1秒。這就是VRRP的定時器，MASTER每隔這樣一個時間間隔，就會發(fā)送一個advertisement報文以通知組內(nèi)其他路由器自己工作正常
authentication ： 定義認(rèn)證方式和密碼，主從必須一樣
virtual_ipaddress ： 這里設(shè)置的就是VIP，也就是虛擬IP地址，他隨著state的變化而增加刪除，當(dāng)state為master的時候就添加，當(dāng)state為backup的時候刪除，這里主要是有優(yōu)先級來決定的，和state設(shè)置的值沒有多大關(guān)系，這里可以設(shè)置多個IP地址
track_script ： 引用VRRP腳本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期運(yùn)行它們來改變優(yōu)先級，并最終引發(fā)主備切換。
vrrp_script
告訴 keepalived 在什么情況下切換，所以尤為重要。可以有多個 vrrp_script
script ： 自己寫的檢測腳本。也可以是一行命令如killall -0 nginx
interval 2 ： 每2s檢測一次
weight -5 ： 檢測失敗（腳本返回非0）則優(yōu)先級 -5
fall 2 ： 檢測連續(xù) 2 次失敗才算確定是真失敗。會用weight減少優(yōu)先級（1-255之間）
rise 1 ： 檢測 1 次成功就算成功。但不修改優(yōu)先級
這里要提示一下script一般有2種寫法：
通過腳本執(zhí)行的返回結(jié)果，改變優(yōu)先級，keepalived繼續(xù)發(fā)送通告消息，backup比較優(yōu)先級再決定
腳本里面檢測到異常，直接關(guān)閉keepalived進(jìn)程，backup機(jī)器接收不到advertisement會搶占IP
上文 vrrp_script 配置部分，killall -0 nginx屬于第1種情況，/etc/keepalived/check_nginx.sh屬于第2種情況（腳本中關(guān)閉keepalived）。個人更傾向于通過shell腳本判斷，但有異常時exit 1，正常退出exit 0，然后keepalived根據(jù)動態(tài)調(diào)整的 vrrp_instance 優(yōu)先級選舉決定是否搶占VIP：
如果腳本執(zhí)行結(jié)果為0，并且weight配置的值大于0，則優(yōu)先級相應(yīng)的增加
如果腳本執(zhí)行結(jié)果非0，并且weight配置的值小于0，則優(yōu)先級相應(yīng)的減少
其他情況，原本配置的優(yōu)先級不變，即配置文件中priority對應(yīng)的值。
提示：
優(yōu)先級不會不斷的提高或者降低
可以編寫多個檢測腳本并為每個檢測腳本設(shè)置不同的weight（在配置中列出就行）
不管提高優(yōu)先級還是降低優(yōu)先級，最終優(yōu)先級的范圍是在[1,254]，不會出現(xiàn)優(yōu)先級小于等于0或者優(yōu)先級大于等于255的情況
在MASTER節(jié)點(diǎn)的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt ，當(dāng)它異常恢復(fù)后，即使它 prio 更高也不會搶占，這樣可以避免正常情況下做無謂的切換
以上可以做到利用腳本檢測業(yè)務(wù)進(jìn)程的狀態(tài)，并動態(tài)調(diào)整優(yōu)先級從而實(shí)現(xiàn)主備切換。
配置結(jié)束
在默認(rèn)的keepalive.conf里面還有 virtual_server,real_server 這樣的配置，我們這用不到，它是為lvs準(zhǔn)備的。 notify 可以定義在切換成MASTER或BACKUP時執(zhí)行的腳本，如有需求請自行g(shù)oogle。
notify
2.5 nginx配置當(dāng)然nginx沒有什么可配置的，因?yàn)樗ckeepalived并沒有聯(lián)系。但記住，2臺nginx服務(wù)器上的配置應(yīng)該是完全一樣的（rsync同步），這樣才能做到對用戶透明，nginx.conf 里面的 server_name 盡量使用域名來代替，然后dns解析這個域名到虛擬IP 172.29.88.222。
更多關(guān)于nginx內(nèi)容配置請參考 這里 。
3. 測試根據(jù)上面的配置，初始化狀態(tài)：172.29.88.224 (itoatest1,MASTER,101)，172.29.88.222（itoatest2,BACKUP,100），nginx和keepalived都啟動，虛擬IP 172.29.88.222 在 itoatest1 上：
