什么是Keepalived?

本文深入讲解了Keepalived这一服务软件,它通过VRRP协议确保集群的高可用性,防止单点故障。文章详细解释了Keepalived的工作原理、核心模块及配置文件的结构,适合对集群管理和高可用性感兴趣的读者。

详情请参考:详细的详细的内容
1)keepalived是什么
keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件,其功能类似于heartbeat,用来防止单点故障。
2)keepalived工作原理
keepalived是以VRRP协议为实现基础的,VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol,即虚拟路由冗余协议。

虚拟路由冗余协议,可以认为是实现路由器高可用的协议,即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组,这个组里面有一个master和多个backup,master上面有一个对外提供服务的vip(该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip),master会发组播,当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了,这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。

keepalived主要有三个模块,分别是core、check和vrrp。core模块为keepalived的核心,负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查,包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。
3)keepalived的配置文件
keepalived只有一个配置文件keepalived.conf,里面主要包括以下几个配置区域,分别是global_defs、static_ipaddress、static_routes、vrrp_script、vrrp_instance和virtual_server。
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vrrp_sync_group VG_1 {
    group {
        inside_network   # name of vrrp_instance (below)
        outside_network  # One for each moveable IP.
        ...
    }
    notify_master /path/to_master.sh
    notify_backup /path/to_backup.sh
    notify_fault "/path/fault.sh VG_1"
    notify /path/notify.sh
    smtp_alert
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    use_vmac <VMAC_INTERFACE>
    dont_track_primary
    track_interface {
        eth0
        eth1
    }
    mcast_src_ip <IPADDR>
    lvs_sync_daemon_interface eth1
    garp_master_delay 10
    virtual_router_id 1
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 12345678
    }
    virtual_ipaddress {
        10.210.214.253/24 brd 10.210.214.255 dev eth0
        192.168.1.11/24 brd 192.168.1.255 dev eth1
    }
    virtual_routes {
        172.16.0.0/12 via 10.210.214.1
        192.168.1.0/24 via 192.168.1.1 dev eth1
        default via 202.102.152.1
    }
    track_script {
        chk_http_port
    }
    nopreempt
    preempt_delay 300
    debug
    notify_master <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify_backup <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify_fault <STRING>|<QUOTED-STRING>
    notify <STRING>|<QUOTED-STRING>
    smtp_alert
}

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<think>我们正在回答用户关于Keepalived及其工作原理的问题。根据提供的引用资料,我们可以整理出以下信息: 1. Keepalived是一个用于实现高可用性的软件,主要通过VRRP协议实现。 2. Keepalived的体系结构包含三个主要模块:core、check和vrrp。 - core模块:核心模块,负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。 - vrrp模块:实现VRRP协议。 - check模块:负责健康检查,支持多种检查方式(如端口检查、URL检查等)。 3. 工作原理:在Keepalived服务对中,主节点会持续发送VRRP广播包(称为心跳)给备节点,以表明自己处于活动状态。备节点监听这些广播包。当主节点不可用(即备节点无法收到广播包)时,备节点会接管主节点的资源(如虚拟IP地址),并开始提供服务,从而实现高可用性。切换速度通常很快(最快小于1秒)。 4. 此外,Keepalived还支持双主架构(master/master),即多个Keepalived节点可以同时提供服务,通过配置多个虚拟IP(VIP)分别运行在不同的节点上,提高资源利用率。 下面,我们将按照用户要求的结构化方式来组织回答,并确保使用正确的中文和LaTeX格式。 注意:在回答中,我们会引用提供的资料,在引用内容末尾添加引用标识,如[^1]。</think>### Keepalived 及其工作原理 #### 1. Keepalived 是什么? Keepalived 是一个基于 **VRRP协议** 实现的高可用性解决方案,主要用于构建无单点故障的服务集群。其核心功能包括: - **IP地址漂移**:通过虚拟IP(VIP)实现服务无缝切换 - **健康检查**:监控后端服务的可用性(端口/URL/脚本等) - **故障转移**:主节点故障时自动切换备用节点接管服务 #### 2. 核心模块组成 根据引用资料,Keepalived 包含三个核心模块[^1][^2]: | 模块 | 功能说明 | |--------|--------------------------------------------------------------------------| | `core` | 主进程管理,全局配置加载/解析,模块调度 | | `vrrp` | 实现 **VRRP协议**,处理主备选举和状态同步 | | `check`| 执行健康检查(端口探测/HTTP请求/自定义脚本等),触发故障转移决策 | #### 3. 工作原理详解 **主备切换流程**(单主架构)[^3][^4]: 1. **主节点活跃期** - 主节点持续发送 **VRRP广播包**(心跳信号) - 备节点监听心跳,处于 `BACKUP` 状态 - 公式表示心跳间隔:$$ T_{heartbeat} \leq 1\text{s} $$ 2. **故障检测与切换** - 当备节点连续丢失心跳(默认超时3秒) - 备节点升级为 `MASTER` 状态 - 接管主节点的 **虚拟IP(VIP)** 资源 - 切换耗时满足:$$ T_{failover} \in [1\text{s}, 3\text{s}] $$ 3. **健康检查联动** - `check` 模块发现服务异常(如Nginx进程退出) - 主动触发主节点降权:$$ \text{Priority}_{master} \leftarrow 0 $$ - 强制备节点接管服务(无需等待心跳超时) **双主架构优化**(引用[5])[^5]: 通过配置多个VIP实现负载均衡,例如: ``` 节点A: VIP1(MASTER), VIP2(BACKUP) 节点B: VIP1(BACKUP), VIP2(MASTER) ``` 此架构可提升资源利用率,避免单节点闲置。 #### 4. 关键特性总结 | 特性 | 说明 | |---------------------|----------------------------------------------------------------------| | 无缝切换 | VIP漂移确保客户端无感知(TCP会话保持) | | 多种健康检查 | TCP/HTTP/SSL/MISC自定义脚本等 | | 脑裂防护 | 多播认证机制避免集群分裂 | | 优先级机制 | 通过 `priority` 值控制节点接管顺序 |
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