Centos7.3下Keepalived安装与配置

一、简介

负载平衡是一种在真实服务器集群中分配IP流量的方法，可提供一个或多个高度可用的虚拟服务。在设计负载均衡拓扑时，重要的是要考虑负载均衡器本身的可用性以及它背后的真实服务器。用C编写的类似于layer3, 4 & 7交换机制软件，具备我们平时说的第3层、第4层和第7层交换机的功能。

Keepalived为负载平衡和高可用性提供了框架。负载平衡框架依赖于众所周知且广泛使用的Linux虚拟服务器（IPVS）内核模块，该模块提供第4层负载平衡。Keepalived实现了一组健康检查器，以根据其健康动态地自适应地维护和管理负载平衡的服务器池。虚拟冗余路由协议（VRRP）实现高可用性。VRRP是路由器故障转移的基础砖块。此外，keepalived实现了一组挂钩到VRRP有限状态机，提供低级别和高速协议交互。每个Keepalived框架可以独立使用或一起使用，以提供弹性基础设施。

在这种情况下，负载平衡器也可以被称为导向器或LVS路由器。

简而言之，Keepalived提供了两个主要功能：

健康检查LVS系统
实施VRRPv2堆栈以处理负载均衡器故障转移

Keepalived使用四个Linux内核组件：

LVS框架：使用getsockopt和setsockopt调用来获取和设置套接字上的选项。
Netfilter框架：支持NAT和伪装的IPVS代码。
Netlink接口：设置和删除网络接口上的VRRP虚拟IP。
组播：将VRRP通告发送到保留的VRRP MULTICAST组（224.0.0.18）。

Keepalived体系结构
上图是Keepalived的功能体系结构，大致分两层：用户空间（user space）和内核空间（kernel space）。
内核空间：主要包括IPVS（IP虚拟服务器，用于实现网络服务的负载均衡）和NETLINK（提供高级路由及其他相关的网络功能）两个部份。
用户空间：

WatchDog：负载监控checkers和VRRP进程的状况
VRRP Stack：负载负载均衡器之间的失败切换FailOver，如果只用一个负载均稀器，则VRRP不是必须的。
Checkers：负责真实服务器的健康检查healthchecking，是keepalived最主要的功能。换言之，可以没有VRRP Stack，但健康检查healthchecking是一定要有的。
IPVS wrapper：用户发送设定的规则到内核ipvs代码
Netlink Reflector：用来设定vrrp的vip地址等。

Keepalived的所有功能是配置keepalived.conf文件来实现的。

二、安装与配置

本文安装基于centos7.3安装，其他系统版本可以从官网下载keepalived的最新版本。

2.1 安装

安装依赖包
[root@localhost ~]# yum install -y curl gcc openssl-devel libnl3-devel net-snmp-devel

[root@localhost ~]# yum install -y keepalived

2.2初始化及启动

[root@localhost ~]# systemctl start keepalived   //启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl enable keepalived  //加入开机启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl restart keepalived  //重新启动keepalived
[root@localhost ~]# systemctl status keepalived   //查看keepalived状态

三、keepalived.conf配置文件说明

keepalived服务安装完成之后，后面的主要工作就是在keepalived.conf文件中配置HA和负载均衡。一个功能比较完整的常用的keepalived配置文件，主要包含三块：全局定义块、VRRP实例定义块和虚拟服务器定义块。全局定义块是必须的，如果keepalived只用来做ha，虚拟服务器是可选的。下面是一个功能比较完整的配置文件模板：

#全局定义块
global_defs {
    # 邮件通知配置
    notification_email {
        email1
        email2
    }
    notification_email_from email
    smtp_server host
    smtp_connect_timeout num

    lvs_id string
    router_id string    ## 标识本节点的字条串,通常为hostname
}

#VRRP 实例定义块
vrrp_sync_group string { 
    group {
        string
        string
    }
}

vrrp_instance string {
    state MASTER|BACKUP
    virtual_router_id num
    interface string
    mcast_src_ip @IP 
    priority num
    advert_int num
    nopreempt
    smtp_alert
    lvs_sync_daemon_interface string 
    authentication {
        auth_type PASS|AH
        auth_pass string
    }

    virtual_ipaddress {  # Block limited to 20 IP addresses @IP
        @IP
        @IP
    }
}

#虚拟服务器定义块
virtual_server (@IP PORT)|(fwmark num) { 
    delay_loop num
    lb_algo rr|wrr|lc|wlc|sh|dh|lblc 
    lb_kind NAT|DR|TUN
    persistence_timeout num 
    protocol TCP|UDP
    real_server @IP PORT { 
        weight num
        notify_down /path/script.sh
        TCP_CHECK { 
            connect_port num 
            connect_timeout num
        }
    }

    real_server @IP PORT {
        weight num
        MISC_CHECK {
            misc_path /path_to_script/script.sh(or misc_path “/path_to_script/script.sh <arg_list>”)
        }
    }

    real_server @IP PORT {
        weight num
        HTTP_GET|SSL_GET {
            url { 
                # You can add multiple url block path alphanum
                digest alphanum
            }
            connect_port num
            connect_timeout num 
            nb_get_retry num 
            delay_before_retry num
        }
    }
}

全局定义块

1、email通知（notification_email、smtp_server、smtp_connect_timeout）：用于服务有故障时发送邮件报警，可选项，不建议用。需要系统开启sendmail服务，建议用第三独立监控服务，如用nagios全面监控代替。
2、lvs_id：lvs负载均衡器标识，在一个网络内，它的值应该是唯一的。
3、router_id：用户标识本节点的名称，通常为hostname
4、花括号｛｝：用来分隔定义块，必须成对出现。如果写漏了，keepalived运行时不会得到预期的结果。由于定义块存在嵌套关系，因此很容易遗漏结尾处的花括号，这点需要特别注意。

VRRP实例定义块

vrrp_sync_group：同步vrrp级，用于确定失败切换（FailOver）包含的路由实例个数。即在有2个负载均衡器的场景，一旦某个负载均衡器失效，需要自动切换到另外一个负载均衡器的实例是哪
group：至少要包含一个vrrp实例，vrrp实例名称必须和vrrp_instance定义的一致
vrrp_instance：vrrp实例名
1> state：实例状态，只有MASTER 和 BACKUP两种状态，并且需要全部大写。抢占模式下，其中MASTER为工作状态，BACKUP为备用状态。当MASTER所在的服务器失效时，BACKUP所在的服务会自动把它的状态由BACKUP切换到MASTER状态。当失效的MASTER所在的服务恢复时，BACKUP从MASTER恢复到BACKUP状态。
2> interface：对外提供服务的网卡接口，即VIP绑定的网卡接口。如：eth0，eth1。当前主流的服务器都有2个或2个以上的接口（分别对应外网和内网），在选择网卡接口时，一定要核实清楚。
3> mcast_src_ip：本机IP地址
4> virtual_router_id：虚拟路由的ID号，每个节点设置必须一样，可选择IP最后一段使用，相同的 VRID 为一个组，他将决定多播的 MAC 地址。
5> priority：节点优先级，取值范围0～254，MASTER要比BACKUP高
6> advert_int：MASTER与BACKUP节点间同步检查的时间间隔，单位为秒
7> lvs_sync_daemon_inteface：负载均衡器之间的监控接口,类似于 HA HeartBeat 的心跳线。但它的机制优于 Heartbeat，因为它没有“裂脑”这个问题,它是以优先级这个机制来规避这个麻烦的。在 DR 模式中，lvs_sync_daemon_inteface与服务接口interface使用同一个网络接口
8> authentication：验证类型和验证密码。类型主要有 PASS、AH 两种，通常使用PASS类型，据说AH使用时有问题。验证密码为明文，同一vrrp 实例MASTER与BACKUP使用相同的密码才能正常通信。
9> smtp_alert：有故障时是否激活邮件通知
10> nopreempt：禁止抢占服务。默认情况，当MASTER服务挂掉之后，BACKUP自动升级为MASTER并接替它的任务，当MASTER服务恢复后，升级为MASTER的BACKUP服务又自动降为BACKUP，把工作权交给原MASTER。当配置了nopreempt，MASTER从挂掉到恢复，不再将服务抢占过来。
11> virtual_ipaddress：虚拟IP地址池，可以有多个IP，每个IP占一行，不需要指定子网掩码。注意：这个IP必须与我们的设定的vip保持一致。

虚拟服务器virtual_server定义块

virtual_server：定义一个虚拟服务器，这个ip是virtual_ipaddress中定义的其中一个，后面一个空格，然后加上虚拟服务的端口号。
1> delay_loop：健康检查时间间隔，单位：秒
2> lb_algo：负载均衡调度算法，互联网应用常用方式为wlc或rr
3> lb_kind：负载均衡转发规则。包括DR、NAT、TUN 3种，一般使用路由（DR）转发规则。
4> persistence_timeout：http服务会话保持时间，单位：秒
5> protocol：转发协议，分为TCP和UDP两种
real_server：真实服务器IP和端口，可以定义多个
1> weight：负载权重，值越大，转发的优先级越高
2> notify_down：服务停止后执行的脚本
3> TCP_CHECK：服务有效性检测
* connect_port：服务连接端口
* connect_timeout：服务连接超时时长，单位：秒
* nb_get_retry：服务连接失败重试次数
* delay_before_retry：重试连接间隔，单位：秒

相关技术文章推荐：
LVS + Keepalived Chinese application doc
Keepalived User Guide

Linux服务器集群系统(一) – LVS项目介绍
 Linux服务器集群系统(二)–LVS集群的体系结构
 Linux服务器集群系统(三)–LVS集群中的IP负载均衡技术
 Linux服务器集群系统(四) – LVS集群的负载调度

LVS原理详解及部署之一：ARP原理准备
 LVS原理详解及部署之二：LVS原理详解（3种工作方式8种调度算法）
LVS原理详解及部署之三：手动部署LVS
LVS原理详解及部署之四：keepalived介绍