一.高可用集群
1.1 集群类型
LB：Load Balance 负载均衡
LVS/HAProxy/nginx（http/upstream, stream/upstream）
HA：High Availability 高可用集群
数据库、Redis
SPoF: Single Point of Failure，解决单点故障
HPC：High Performance Computing 高性能集群
1.2 系统可用性
SLA：Service-Level Agreement 服务等级协议（提供服务的企业与客户之间就服务的品质、水准、性能 等方面所达成的双方共同认可的协议或契约）
A = MTBF / (MTBF+MTTR）（正常运行时间/正常+故障）
99.95%:(60*24*30)*(1-0.9995)=21.6分钟 #一般按一个月停机时间统计
指标 ：99.9%, 99.99%, 99.999%,99.9999%
1.3 系统故障
硬件故障：设计缺陷、wear out（损耗）、非人为不可抗拒因素
软件故障：设计缺陷 bug
1.4 实现高可用
提升系统高用性的解决方案：降低MTTR- Mean Time To Repair(平均故障时间)
解决方案：建立冗余机制
active/passive 主/备
active/active 双主
active --> HEARTBEAT --> passive
active <--> HEARTBEAT <--> active
1.5.VRRP：
Virtual Router Redundancy Protocol
虚拟路由冗余协议,解决静态网关单点风险
实质：解决调度器发生故障时的方案，设置一个VIP，两个调度器（两个调度器有自己的IP），将VIP分发给其中一个调度器，客户端访问VIP。当这个调度器挂了，VIP分发给另外一个调度器。通过组播通告自己的健康状态（HEARTBEAT）
物理层:路由器、三层交换机
软件层:keepalived
1.5.1 VRRP 相关术语
虚拟路由器：Virtual Router
虚拟路由器标识：VRID(0-255)唯一标识虚拟路由器
VIP：Virtual IP
VMAC：Virutal MAC (00-00-5e-00-01-VRID)
物理路由器：
master：主设备
backup：备用设备
priority：优先级
1.5.2 VRRP 相关技术
通告：心跳，优先级等；周期性
工作方式：抢占式，非抢占式
安全认证：
无认证
简单字符认证：预共享密钥
MD5
工作模式：
主/备：单虚拟路由器
主/主：主/备（虚拟路由器1），备/主（虚拟路由器2）互为主备
二.Keepalived 部署
2.1 keepalived 简介
vrrp 协议的软件实现，原生设计目的为了高可用 ipvs服务
官网：Keepalived for Linux
功能：
基于vrrp协议完成地址流动
为vip地址所在的节点生成ipvs规则(在配置文件中预先定义)
为ipvs集群的各RS做健康状态检测
基于脚本调用接口完成脚本中定义的功能，进而影响集群事务，以此支持nginx、haproxy等服务
2.2keepalived架构
用户空间核心组件：
vrrp stack：VIP消息通告
checkers：监测real server
system call：实现 vrrp 协议状态转换时调用脚本的功能
SMTP：邮件组件
IPVS wrapper：生成IPVS规则
Netlink Reflector：网络接口
WatchDog：监控进程
控制组件：提供keepalived.conf 的解析器，完成Keepalived配置
IO复用器：针对网络目的而优化的自己的线程抽象
内存管理组件：为某些通用的内存管理功能（例如分配，重新分配，发布等）提供访问权限
2.3 Keepalived 环境准备
·各节点时间必须同步：ntp, chrony
·关闭防火墙及SELinux
·各节点之间可通过主机名互相通信：非必须
·建议使用/etc/hosts文件实现：非必须
·各节点之间的root用户可以基于密钥认证的ssh服务完成互相通信：非必须
2.4 Keepalived 相关文件
软件包名：keepalived
主程序文件：/usr/sbin/keepalived
主配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf
配置文件示例：/usr/share/doc/keepalived/
Unit File：/lib/systemd/system/keepalived.service
Unit File的环境配置文件：/etc/sysconfig/keepalived
2.5 Keepalived 安装
安装 keepalived
[root@KA1 ~]# dnf install keepalived -y
[root@KA1 ~]# systemctl start keepalived
[root@KA1 ~]# ps axf | grep keepalived
2385 pts/0 S+ 0:00 \_ grep --color=auto keepalived
2326 ? Ss 0:00 /usr/sbin/keepalived -D
2327 ? S 0:00 \_ /usr/sbin/keepalived -D
2.6 KeepAlived 配置说明
配置文件组成部分
配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf
配置文件组成
GLOBAL CONFIGURATION
Global definitions： 定义邮件配置，route_id，vrrp配置，多播地址等
VRRP CONFIGURATION
VRRP instance(s)： 定义每个vrrp虚拟路由器
LVS CONFIGURATION
Virtual server group(s)
Virtual server(s)： LVS集群的VS和RS
配置语法说明：
全局配置
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
594233887@qq.com #keepalived 发生故障切换时邮件发送的目标邮箱，可以按行区
分写多个
timiniglee-zln@163.com
}
notification_email_from keepalived@KA1.timinglee.org #发邮件的地址
smtp_server 127.0.0.1 #邮件服务器地址
smtp_connect_timeout 30 #邮件服务器连接timeout
router_id KA1.timinglee.org #每个keepalived主机唯一标识
#建议使用当前主机名，但多节点
重名不影响
vrrp_skip_check_adv_addr #对所有通告报文都检查，会比较消耗性能
#启用此配置后，如果收到的通告报文和上一
个报文是同一 #个路由器，则跳过检查，默认
值为全检查
vrrp_strict #严格遵循vrrp协议
#启用此项后以下状况将无法启动服务:
#1.无VIP地址
#2.配置了单播邻居
#3.在VRRP版本2中有IPv6地址
#建议不加此项配置
vrrp_garp_interval 0 #报文发送延迟，0表示不延迟
vrrp_gna_interval 0 #消息发送延迟
vrrp_mcast_group4 224.0.0.18 #指定组播IP地址范围：
}
配置虚拟路由器
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0 #绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口，如：eth0,可以和VIP不在一
个网卡
virtual_router_id 51 #每个虚拟路由器惟一标识,范围：0-255，每个虚拟路由器此值必须唯一
#否则服务无法启动
#同属一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须相同
#务必要确认在同一网络中此值必须唯一
priority 100 #当前物理节点在此虚拟路由器的优先级，范围：1-254
#值越大优先级越高,每个keepalived主机节点此值不同
advert_int 1 #vrrp通告的时间间隔，默认1s
authentication { #认证机制
auth_type AH|PASS #AH为IPSEC认证(不推荐),PASS为简单密码(建议使用)
uth_pass 1111 #预共享密钥，仅前8位有效
#同一个虚拟路由器的多个keepalived节点必须一样
}
virtual_ipaddress { #虚拟IP,生产环境可能指定上百个IP地址
<IPADDR>/<MASK> brd <IPADDR> dev <STRING> scope <SCOPE> label <LABEL>
172.25.254.100 #指定VIP，不指定网卡，默认为eth0,注意：不指定/prefix,默认32
172.25.254.101/24 dev eth1
172.25.254.102/24 dev eth2 label eth2:1
}
}
启用keepalived日志功能
[root@KA1 ~]# vim /etc/sysconfig/keepalived
KEEPALIVED_OPTIONS="-D -S 6"
[root@ka1 ~]#vim /etc/rsyslog.conf2.6.2.4 实现独立子配置文件
当生产环境复杂时， /etc/keepalived/keepalived.conf 文件中内容过多，不易管理
将不同集群的配置，比如：不同集群的VIP配置放在独立的子配置文件中利用include 指令可以实现包含
子配置文件
格式：
示例：
local6.* /var/log/keepalived.log
[root@ka1 ~]#systemctl restart keepalived.service rsyslog.service
[root@ka1 ~]#tail -f /var/log/keepalived.log
Apr 14 09:25:51 ka1 Keepalived_vrrp[1263]: Sending gratuitous ARP on eth0 for
10.0.0.10
Apr 14 09:25:51 ka1 Keepalived_vrrp[1263]: Sending gratuitous ARP on eth0 for
10.0.0.10
Apr 14 09:25:51 ka1 Keepalived_vrrp[1263]: Sending gratuitous ARP on eth0 for
10.0.0.10
实现独立子配置文件
当生产环境复杂时， /etc/keepalived/keepalived.conf 文件中内容过多，不易管理
将不同集群的配置，比如：不同集群的VIP配置放在独立的子配置文件中利用include 指令可以实现包含 子配置文件
格式：
include /path/file
[root@KA1 ~]# mkdir /etc/keepalived/conf.d
[root@KA1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
1817660707@qq.com
}
notification_email_from keepalived@www.wang.org
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id KA1.timinglee.org
vrrp_skip_check_adv_addr
vrrp_strict
vrrp_garp_interval 0
vrrp_gna_interval 0
vrrp_ipsets keepalived
vrrp_iptables
}
include /etc/keepalived/conf.d/*.conf #相关子配置文件
[root@KA1 ~]# vim /etc/keepalived/conf.d/router.conf
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 20
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.25.254.100/24 dev eth0 label eth0:0
}
}
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