- Keepalived简介
- Keepalived工作原理
- Keepalived应用场景
- 高可用集群
- 高可用架构
- Keepalived高可用集群的解决方案
Keepalived简介
Keepalived的作用是检测服务器的状态。如果有一台web服务器宕机，或工作出现故障，Keepalived将检测到，并将有故障的服务器从系统中剔除，同时使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器集群中，这些工作全部自动完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修复故障的服务器。
Keepalived的特性：
- 配置文件简单：配置文件比较简单，可通过简单配置实现高可用功能
- 稳定性强：Keepalived是一个类似于layer3/4/7交换机机制的软件，具备我们平时说的第3层、第4层和第7层交换机的功能，常用于前端负载均衡器的高可用服务，当主服务器出现故障时，可以快速进行切换，监测机制灵活，成功率高。
- 成本低廉：开源软件，可直接下载配置使用，没有额外费用。
- 应用范围广：因为Keepalived可应用在多个层面，所以它几乎可以对所有的应用做高可用，包括LVS、数据库、http服务、nginx负载均衡等。
- 支持多种类型：支持主从模式、主主模式高可用，可根据业务场景灵活选择。
Keepalived工作原理
- WatchDog监控checkers和VRRP进程的状态；
- Checkers负责真实服务器的健康检查healthchecking;
- VRRP Stack负责负载均衡器之间的失败切换；
- IPVS wrapper用来发送设定的规则到内核IPVS代码；
- Netlink Reflector用来设定VRRP的vip（虚拟IP）地址等。
Keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Vritual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。
VRRP根据优先级来确定虚拟路由器中每台路由器的角色（Master路由器或Backup路由器）。VRRP优先级的取值范围为0到255（数值越大表明优先级越高），可配置的范围是1到254，优先级0为系统保留给路由器放弃Master位置的时候使用，255则是系统保留给IP地址拥有者使用。优先级越高，则越有可能成为Master路由器。当两台优先级相同的路由器同时竞争Master时，比较接口IP大小。接口地址大者当选为Master。
Keepalived主要有三个模块
- core模块：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模块：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。
Keepalived应用场景
在网络层、数据链路层，运行着4个重要协议：
- IP：互联网协议。
- ICMP：互联网控制报文协议。
- ARP：地址转换协议（IP地址转Mac地址）
- RARP：反向地址转换协议。（Mac地址转IP地址）
网络层场景：
Keepalived在网络层采用最常见的工作方式是通过ICMP协议向服务器集群中的那个节点发送一个ICMP数据包（类似于ping实现的功能），如果某个节点没有返回响应数据包，那么认为此节点发生了故障，Keepalived将报告此节点失效，并从服务器集群中剔除故障节点。
传输层场景：
传输层提供了两个主要的协议TCP和UDP
Keepalived在传输层利用TCP协议的端口连接和扫描技术来判断集群点是否正常。如Web服务器80端口，ssh服务22端口，Keepalived一旦在传输层探测到这些端口没有响应数据返回，就认为这些端口发生异常，然后强制将此端口对应得节点从服务器集群中移除。
应用层场景：
在应用层，可运行FTP、TELNET、HTTP、DNS等各种不同类型的高层协议。
Keepalived在应用层的运行方式也更加全面化和复杂化，用户可以通过自定义Keepalived的工作方式；例如，用户可以通过编写程序来运行Keepalived。而Keepalived将根据用户的设定检测各种程序或服务是否运行正常，如果Keepalived的检测结果与用户设定不一致时，Keepalived将把对应的服务从服务器中移除。
集群
- 集群是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。
- 通过集群技术，可以在付出较低成本的情况下获得在性能、可靠性、灵活性方面相对较高的收益，其任务调度则是集群系统中的核心技术。
- 集群组成后，可以利用多个计算机和组合进行海量请求处理（负载均衡），从而获得很高的处理效率，也可以用多个计算机做备份（高可用），使得任何一个机器坏了整个系统还是能正常运行。集群在目前互联网公司是必备的技术，极大提高互联网业务的可用性和可缩放性。
高可用
HA（High Available），高可用性群集是通过系统的可靠性（reliability）和可维护性（maintainability）来度量的。
工程上，通常用平均无故障时间（MTFF）来度量系统的可靠性，用平均维修时间（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+平均维修时间），宕机时间不超过6分钟。
具体HA(可用性)衡量标准：
- 99%一年宕机时间不超过4天
- 99.9%一年宕机时间不超过10小时
- 99.99% 一年宕机时间不超过1小时
- 99.999% 一年宕机时间不超过6分钟
高可用集群实现
高可用工作方式：
- 主从方式（非对称方式）
- 双机双工方式（互备互援）
- 集群工作方式（多服务器互备方式）
高可用的资源分类
- 网络高可用
- 服务器高可用
- 存储高可用
- 服务高可用
开源高可用解决方案：Keepalived 通过实现vrrp（虚拟路由冗余协议）协议来实现地址漂移
主从高可用架构
- 在系统中，有一个Master节点和一个Backup节点，其中Master节点对线上业务提供服务，Backup与Master节点之间保持心跳。
- 当Master节点因宕机服务不可用时，系统会切换到Backup节点上线，提供服务。
- 当宕机Master节点恢复后，系统将该Master作为Backup加入集群。
双主高可用架构
- 在系统中，有两个Master节点，均对线上业务提供服务，两个Master节点之间保持心跳。
- 当某一台Master节点因宕机服务不可用时，系统会将流量全部导向剩余的Master节点，继续提供服务。
- 当宕机的Master节点恢复后，系统将该Master加入集群，提供服务。
Keepalived高可用集群的解决方案
Keepalived在一个节点上启动之后，会生成一个Master主进程，这个主进程又会生成两个子进程，分别是：
- VRRP Stack：实现VRRP协议
- Checkers：检测ipvs后端realserver的健康状况检测
VRRP双方节点都启动以后，要实现状态转换的，刚开始启动的时候，初始状态都是Backup，而后向其它节点发送通告，以及自已的优先级信息，谁的优先级高，就转换为Master，否则就还是Backup。
这时候服务就在状态为Master的节点上启动，为用户提供服务，如果，该节点挂掉了，则转换为Backup ,优先级降低，另一个节点转换为Master，优先级上升，服务就在此节点启动，VIP，VMAC都会被转移到这个节点上，为用户提供服务。
