在聊 Keepalived 之前,我们需要先简单了解一下 VRRP。VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)即虚拟路由冗余协议,是专门为了解决静态路由的高可用而设计的。

    简单说下它的工作原理:虚拟路由器由多个路由器组成,每个路由器都有各自的 IP 和共同的 VRID(0-255),其中一个 VRRP 路由器通过竞选成为 MASTER,就会接管 VIP(虚拟漂移IP),对外提供路由服务,其他成为 BACKUP。MASTER 以 IP 组播形式发送 VRRP 协议包,与 BACKUP 保持心跳连接,若 MASTER 不可用,或 BACKUP 接收不到 VRRP 协议包,则 BACKUP 通过竞选产生新的 MASTER,并继续对外提供路由服务,从而实现高可用。


    Keepalived 简介


    Keepalived 是一款基于 VRRP 协议的高可用软件,借助它可以让多台服务器能像路由器一样做 VIP 虚拟地址的冗余转移,从而提升后端服务器的高可靠性。Keepalived 由一台主服务器和多台备份服务器组成集群,在主服务器和备份服务器上部署相同的服务配置,并使用一个虚拟 IP 地址对外提供服务。当主服务器出现故障时,虚拟 IP 地址会自动漂移到备份服务器。



    Keepalived+bfd 配置

    VRRP v2 之前的版本虽然配置简单,但只能提供秒级以上的检测。这在十几年前是可用的,但已经不适合现在的环境了。幸运的是,VRRP v2.0.5 加入了对 BFD 的支持。双向转发检测 BFD(Bidirectional Forwarding Detection)用于快速检测系统之间的通信故障,并在出现故障时通知上层应用。BFD 提供了一个与介质和协议无关的快速故障检测机制,它具有以下优点:

    • 对网络设备间任意类型的双向转发路径提供快速、轻负荷的故障检测。
    • 用单一的机制对任何介质、任何协议层进行实时检测,并支持不同的检测时间与开销。

    因此 VRRP v2 + BFD 得以实现毫秒级的检测。我们可以选用新版本编译测试 BFD,示例如下:

     
    ! Configuration File for keepalived
    
    global_defs {
       process_names keepalived_bfd
       bfd_process_name bfdp
       router_id LVS_UPYUN
    }
    
    bfd_instance bfdp {
         neighbor_ip 10.0.2.8 # 对端的服务器心跳ip
         source_ip 10.0.2.4   # 本地的服务器心跳ip
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
    ...
        track_bfd{
             bfdp weight 40  # 多跑一个bfd进程来监控心跳
        }
    }
    
    

    1.png

    Keepalived+VRRP v3配置

    随着时间的推移,Keepalived 也支持了 VRRP v3 的协议。相较于之前版本的协议,VRRP v3 版本有以下改进:

    • 支持的网络类型不同。VRRP v3 适用于 IPv4 和 IPv6 两种网络,而 VRRP v2 仅适用于 IPv4 网络。
    • 认证功能不同。VRRP v3 不支持认证功能,而 VRRP v2 支持认证功能。VRRP v2 版本保留报文的认证字段,是为了兼容早期版本,因为 VRRP 认证并不能提高安全性。
    • 发送通告报文的时间间隔的单位不同。VRRP v2 中缺省单位为 1 秒,VRRP v3 缺省单位为 100 厘秒。

    由于 VRRP v3 协议的改进,其不需要 BFD 也能实现 30ms 内的心跳检测和故障转移。那实践中具体是如何配置的,我们重点来看一下。

      ! Configuration File for keepalived
      
      global_defs {
         router_id SLB-SAD
         script_user root
         enable_script_security
         # 检查vrrp报文中的所有地址比较耗时。默认是跳过检查
         vrrp_skip_check_adv_addr
         # 重点是启用vrrp3
         vrrp_version 3
      }
      
      vrrp_script chk_upyun {
         # 除了心跳检测外,还可以调用脚本做业务上的健康检测
         script       "/etc/keepalived/bin/check_vip.sh"
         interval 1   # check every 1 seconds
         fall   1     # require 2 failures for failures
         rise   1     # require 1 sucesses for ok
         # weight 值为负数时,当脚本检测失败时,Master节点的权值将是“priority“值与“weight”值之差
         weight -30   
      }
      
      
      vrrp_instance upyun_lb {
          strict_mode off
          advert_int 0.03
          state BACKUP
          interface eth3
          virtual_router_id 19
          priority 100
          # 当master和backup角色转换时,触发脚本做业务上的切换
          notify "/etc/keepalived/bin/change_state.sh"
      
          track_script {
              chk_upyun
          }
          
          virtual_ipaddress {
              192.168.147.19 label eth3:9
          }
      }
      # 这一段是可选的,如果和lvs规则就可以调用ipvsadm的转发规则
      include /etc/keepalived/virserver.conf


      配置中用到了“check_vip.sh”和“change_state.sh”的两个脚本,我们也来简单看下。

      check_vip.sh

      上面配置中只是举例说明,当 ping 丢包严重超过 80% 时,就认为要切换主备关系了。大家也可以根据具体的业务场景做一些逻辑判断,来实现主备切换,以达到高可用的目的。

         #!/bin
        TMP="/tmp"
        
        GATEWAY=$(ip ro|awk '/default/{print $3}')
        LOSS=$(ping -fc10 -s1 $GATEWAY | sed -r -n '/loss/s@.* (.*)%.*@\1@p')
        if [ $LOSS -ge 80 ];then
                echo "${LOSS}% lost  #`date`" >> $TMP
        fi
        
        if [ -e $TMP ] ;then
                exit 1
        fi 

        change_state.sh

        当检测到服务器的角色转换时,这个脚本就会调用钉钉报警,并且调整业务上的一些操作。如 sysctl.conf 配置或者 iptables 上的规则,甚至可以配合 LVS 做一些负载均衡的部署。

          #!/bin/bash
          HOME="/etc/keepalived/"
          LIP=`/sbin/ip addr | awk '/192.168./{gsub("/.*","");if($2!=""){print $2}}'|sort -u|head -n1`
          VIP=$(awk '/virtual_ipaddress/{getline; print $1}' $HOME/keepalived.conf)
          URL="https://oapi.dingtalk.com/robot/send?access_token=07xxxxxxxxxxxxx"
          [ -z $LIP ] && LIP=$VIP
          ############################################################################
          dingding(){
            curl $URL --connect-timeout 10 -H 'Content-Type: application/json' \
               -d '{"msgtype": "markdown", 
                    "markdown": {
                    "title": "数据中心报警",
                    "text": "* 报警类别: '"$1"'\n* 报警机器: '"$2"'\n* 报警服务: '"$3"'\n* 报警内容: '"$4"'\n* 报警时间: '"$(date "+%Y-%m-%d %T")"'\n"
                  }
                }'
          }
          
          ENDSTATE=$3
          NAME=$2
          TYPE=$1
          dingding Keepalived $LIP Change_state "$ENDSTATE"
          
          case $ENDSTATE in
                  "BACKUP") # Perform action for transition to BACKUP state
                          echo "--- I am  $ENDSTATE #`date`" >> /tmp/keepalived.log
                          sed -r -i '/state/s#MASTER#BACKUP#g' $HOME/keepalived.conf
                          sysctl -w \
                                  net.ipv4.conf.all.arp_accept=1 \
                                  net.ipv4.conf.all.arp_ignore=0 \
                                  net.ipv4.conf.all.arp_announce=0  \
                                  net.ipv4.ip_nonlocal_bind=1
                          #$HOME/tunl start
                          exit 0
                        ;;
                  "FAULT")  # Perform action for transition to FAULT state
                          exit 0
                        ;;
                  "MASTER") # Perform action for transition to MASTER state
                          echo "+++ I am  $ENDSTATE #`date`" >> /tmp/keepalived.log
                          sed -r -i '/state/s#BACKUP#MASTER#g' $HOME/keepalived.conf
                          sysctl -w \
                                  net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1 \
                                  net.ipv4.conf.all.arp_accept=1 \
                                  net.ipv4.conf.all.arp_announce=1  \
                                  net.ipv4.ip_nonlocal_bind=1
          
                          iptables -L -vn | grep -iqE "vrrp|112"
                          [ $? = 0 ] || iptables -I INPUT -p vrrp -j ACCEPT
                          iptables -L -vn | grep -iq "accept .*$VIP"
                          [ $? = 0 ] || iptables -I INPUT -d $VIP -j ACCEPT
                          exit 0
                        ;;
                  *)
                          echo "Unknown state ${ENDSTATE} for VRRP ${TYPE} ${NAME}"
                          exit 1
                        ;;
          esac

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