【Keepalived】开源高可用的Keepalived

淡淡的烟草味﹌ 2023-10-09 14:58 65阅读 0赞

#### Keepalived ####

*  一、What is Keepalived？
 *  二、什么是高可用？
 *  三、keepalived故障转移实现高可用
 *  四、keepalived运行环境
 *   *  1、下载安装
     *  2、启动keepalived
     *  3、Keepalived配置文件
 *  四、Nginx高可用之Keepalived
 *   *  配置文件1
     *  配置文件2
     *  Nginx监控脚本
     *  运行原理
 *  五、MySQL高可用之Keepalived
 *  六、MySQL+MyCAT高可用方案

## 一、What is Keepalived？ ##

官网：[https://www.keepalived.org][https_www.keepalived.org]  
![在这里插入图片描述][213f1e213a9c4bf8b7090bc1e828c865.png]  
Keepalived是一个用`C语言`编写的路由软件，本项目的主要目标是为Linux系统和基于Linux的基础设施提供简单、健壮的负载均衡和高可用性的工具。`Loadbalance framework`依赖于著名且广泛使用的L`inux虚拟服务器（IPVS）内核模块提供Layer4负载均衡`。Keepalived实现了一组检查程序，以便根据运行状况动态地、自适应地维护和管理负载均衡的服务器池。另一方面利用VRRP协议实现了高可用性。VRRP是路由器故障转移的基础模块。此外，Keepalived实现了一组连接到VRRP有限状态机的钩子，提供低层和高速的协议交互。为了提供最快的网络故障检测，Keepalived实现了BFD协议。VRRP状态转换可以考虑BFD提示来驱动快速的状态转换。Keepalived框架可以独立使用，也可以一起使用，以提供弹性基础设施；

Keepalived是自由软件；您可以根据自由软件基金会（free software Foundation）发布的GNU通用公共许可证（GNU General Public License）的条款重新分发和/或修改它；许可证的版本2，或（由您选择）任何更高版本；  
1、Keepalived是一个用C语言编写的开源的路由软件；  
2、基于Linux虚拟服务器（IPVS）提供负载均衡；（结合LVS一起）  
3、基于VRRP协议实现了高可用；  
Github：[https://github.com/acassen/keepalived][https_github.com_acassen_keepalived]  
作者：法国巴黎 Alexandre Cassen（acassen）

## 二、什么是高可用？ ##

HA（High Available），高可用性是通过系统的可靠性（reliability）和可维护性（maintainability）来度量的；  
在实际应用中，通常用平均无故障时间（MTFF）来度量系统的可靠性，用平均维护时间（MTTR）来度量系统的可维护性。于是可用性被定义为：HA=MTFF/(MTFF+MTTR) （平均无故障时间/总时间，总时间=平均无故障时间+平均维护时间），比较好的情况是宕机时间不超过6分钟；  
具体HA(可用性)衡量标准：  
99%可用性，则一年宕机时间不超过4天  
99.9%可用性，则一年宕机时间不超过10小时  
99.99%可用性，则一年宕机时间不超过1小时  
99.999%可用性，则一年宕机时间不超过6分钟

## 三、keepalived故障转移实现高可用 ##

Keepalived软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的（Keepalived+LVS天作之合），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 (Virtual Router Redundancy Protocol 虚拟路由器冗余协议）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；  
Keepalived高可用服务之间的故障转移是通过 **VRRP** 实现；  
VRRP 协议即 **Virtual Router Redundancy Protocol**，**虚拟路由器冗余协议**, 为了解决局域网内默认网关单点故障的问题；  
为了解决局域网内默认网关单点故障的问题；  
在 Keepalived服务正常工作时，主 Master节点会不断地向备Backup节点发送（组播/多播的方式）心跳消息，用以告诉备Backup节点自己还活着，当主 Master节点发生故障时，就无法发送心跳消息，备节点也就因此无法继续检测到来自主 Master节点的心跳了，于是备Backup节点调用自身的接管程序，接管主Master节点的IP资源及服务，而当主 Master节点恢复服务时，备Backup节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务，恢复到原来的备Backup角色；  
keepalived的主从切换和redis的主从切换是不一样的，keepalived的主节点挂了以后，从节点变为主节点，之前的主节点恢复以后继续做主节点，redis的主节点挂了以后，重新恢复以后变为从节点；  
Keepalived主节点一般要选择性能比较好的机器；  
Keepalived备节点可以部署多个；  
**单播、多播和广播**  
单播（Unicast）、多播（Multicast 或者组播）和 广播（Broadcast）这是用来描叙网络节点之间通讯方式的术语；  
除了keepalived，还有Heartbeat或Corosync实现高可用；

## 四、keepalived运行环境 ##

### 1、下载安装 ###

下载：[https://www.keepalived.org/download.html][https_www.keepalived.org_download.html]

安装keepalived前需要安装相关依赖：

yum install openssl openssl-devel popt popt-devel ipvsadm libnl libnl-devel libnfnetlink libnfnetlink-devel -y

解压下载下来的压缩文件：

tar -zxvf keepalived-2.0.20.tar.gz

执行配置：

./configure --prefix=/usr/local/keepalived

其中–prefix是指定要将keepalived安装在哪个位置；  
在linux上安装软件可以选择 yum安装、rpm包安装、.tar.gz的源码包安装，对于.tar.gz的源码包安装，经常会用到了./configure脚本，configure脚本有大量的命令行选项，可以通过–help查看：./configure --help；  
执行编译：

make   （yum install gcc -y）

执行安装：

make install

也可以将编译和安装一句执行：`make && make install`

### 2、启动keepalived ###

启动命令\*\*：/usr/local/keepalived/sbin/keepalived -D\*\*  
启动后会有两个进程，包括父进程、vrrp子进程，原来老版本还有一个healthchecker子进程，现在新版本已经没有了；  
父进程主要负责读取配置文件初始化 、监控子进程等；  
配置文件默认需要放在 /etc/keepalived 目录下，启动的时候找这个配置文件；  
如果指定配置文件路径可以使用-f:

/usr/local/keepalived/sbin/keepalived -D -f /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf

选项-D：表示把启动信息打印到日志记录，即/var/log/messages  
刚安装后启动不了，因为配置文件的ip不对，需要配置正确ip，然后才能正常启动；

将keepalived制作为系统服务：  
cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /etc/init.d/  
置为可用：`systemctl enable keepalived`  
查看状态：`systemctl status keepalived`  
启动服务：`systemctl start keepalived`  
停止服务：`systemctl stop keepalived`

### 3、Keepalived配置文件 ###

keepalived配置分为三个部分：  
(1)全局配置(Global Configuration)  
(2) VRRP配置  
(3) LVS配置

## 四、Nginx高可用之Keepalived ##

![在这里插入图片描述][f165a6fd16c5492b97c3f303f38b9341.png]

### 配置文件1 ###

! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
        
       notification_email {
        
         123swwww@qq.com
       }
       notification_email_from keepalived services
       smtp_server smtp.qq.com
       smtp_connect_timeout 30
       router_id LVS_DEVEL
       vrrp_skip_check_adv_addr
       #vrrp_strict
       vrrp_garp_interval 1
       vrrp_gna_interval 1
       script_user root
       enable_script_security
    }
    
    vrrp_script check_nginx {
        
    	script "/root/check_ngx.sh"
    	interval 2
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
        
        state MASTER
        interface ens33
        virtual_router_id 51
        priority 100
        advert_int 1
        authentication {
        
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
    	
    	track_script {
        
    		check_nginx
    	}
    
        virtual_ipaddress {
        
            192.168.194.200/24
        }
    }

### 配置文件2 ###

! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
        
       notification_email {
        
         1234567@qq.com
       }
       notification_email_from keepalived services
       smtp_server smtp.qq.com
       smtp_connect_timeout 30
       router_id LVS_DEVEL_02
       vrrp_skip_check_adv_addr
       vrrp_garp_interval 1
       vrrp_gna_interval 1
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
        
        state BACKUP
        interface ens33
        virtual_router_id 51
        priority 50
        advert_int 1
        authentication {
        
            auth_type PASS
            auth_pass 1111
        }
        virtual_ipaddress {
        
            192.168.194.200/24
        }
    }

注：如果ping不通vip地址，把下面这个注释掉；  
vrrp\_strict

### Nginx监控脚本 ###

#!/bin/sh
    count=`ps -ef | grep nginx | grep -v grep | wc -l`
    if [ $count -eq 0 ]
    then
    　　echo "nginx is not running....., starting nginx...."
    　　`/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf`
    sleep 2
    
    count=`ps -ef | grep nginx | grep -v grep | wc -l`
    if [ $count -eq 0 ]
    then
       #kill keepalived  awk 
    fi
    else
    　　echo "nginx is running...."
    fi

vip切换及恢复：  
切换：master服务器的nginx服务停止，则master上的keepalived要么通过脚本自杀要么重启nginx，如果是自杀则vip漂移到backup服务器；  
恢复：分别启动nginx和keepalived，master服务器修复恢复后，则vip会自动漂移到master服务器；

### 运行原理 ###

keepalived 通过选举（看服务器设置的优先级）挑选出一台热备服务器做 MASTER 机器，MASTER 机器会被分配到一个指定的虚拟 ip，即VIP, 外部程序可通过该 VIP 访问这台服务器，如果这台服务器出现故障（断网，重启，或者本机器上的 keepalived crash 等），keepalived 会从其他的备份机器上重选（还是看服务器设置的优先级）一台机器做 MASTER 并分配同样的虚拟 IP，充当前一台 MASTER 的角色，优先级越高，备用机器被拉起来的机会就越大；

## 五、MySQL高可用之Keepalived ##

MySQL的高可用一般有如下几种方案：  
keepalived+双主，MHA，MMM，Heartbeat+DRBD，PXC，Galera Cluster  
比较常用的是keepalived+双主，MHA和PXC 三种方案（DBA）；  
对于中小公司，一般推荐使用keepalived+双主，非常方便，也比较简单；  
![在这里插入图片描述][3be134ee96a04566a5eaef8bc7a4c07c.png]  
MySQL监控脚本

#!/bin/sh
    count=`ps -ef | grep mysql | grep -v grep | wc -l`
    if [ $count -eq 0 ]
    then
    　　echo "mysql is not running....., starting mysql...."
    　　`/usr/local/mysql-5.7.24/bin/z_start_mysql.sh`
    　　sleep 2
    else
    　　echo "mysql is running...."
    fi

## 六、MySQL+MyCAT高可用方案 ##

![在这里插入图片描述][c2423c75f87546f18aec114958b49c97.png]

[https_www.keepalived.org]: https://www.keepalived.org
[213f1e213a9c4bf8b7090bc1e828c865.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/213f1e213a9c4bf8b7090bc1e828c865.png
[https_github.com_acassen_keepalived]: https://github.com/acassen/keepalived
[https_www.keepalived.org_download.html]: https://www.keepalived.org/download.html
[f165a6fd16c5492b97c3f303f38b9341.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/f165a6fd16c5492b97c3f303f38b9341.png
[3be134ee96a04566a5eaef8bc7a4c07c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/3be134ee96a04566a5eaef8bc7a4c07c.png
[c2423c75f87546f18aec114958b49c97.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c2423c75f87546f18aec114958b49c97.png