一、Keepalived的安装过程

Keepalived的安装非常简单,下面通过源码编译的方式介绍下Keepalived的安装过程。首先打开Keepalived的官方网址http://www.keepalived.org,从中可以下载到各种版本的Keepalived,这里下载的是keepalived-1.2.12.tar.gz。以操作系统环境Centos6.3为例,Keepalived安装步骤如下:

[root@keepalived-master app]#tar zxvf keepalived-1.2.12.tar.gz
[root@keepalived-master app]#cd keepalived-1.2.12
[root@keepalived-master keepalived-1.2.12]#./configure   --sysconf=/etc \
> --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-431.5.1.el6.x86_64
[root@keepalived-master keepalived-1.2.12]#make
[root@keepalived-master keepalived-1.2.12]#make install
[root@keepalived-master keepalived-1.2.12]#ln -s /usr/local/sbin/keepalived  /sbin/
[root@keepalived-master keepalived-1.2.12]# chkconfig  --add keepalived
[root@keepalived-master keepalived-1.2.12]# chkconfig  --level 35 keepalived on

在编译选项中,“--sysconf”指定了Keepalived配置文件的安装路径,即路径为/etc/Keepalived/Keepalived.conf;“--with-kernel-dir”是个很重要的参数,但这个参数并不是要把Keepalived编译进内核,而是指定使用内核源码中的头文件,即include目录。只有在使用LVS时,才需要用到“--with-kernel-dir”参数,其他时候是不需要的。


在Keepalived输出的加载模块信息,其中:

Use IPVS Framework表示使用IPVS框架,也就是负载均衡模块,后面的“Yes”表示启用IPVS功能。一般在搭建高可用负载均衡集群时会启用IPVS功能,如果只是使用Keepalived的高可用功能,则不需要启用IPVS模块,可以在编译Keepalived时通过“--disable-lvs”关闭IPVS功能。

IPVS sync daemon support表示启用IPVS的同步功能,此模块一般和IPVS模块一起使用,如果需要关闭,可在编译Keepalived时通过“--disable-lvs-syncd”参数实现。

IPVS use libnl表示使用新版的libnl。libnl是NETLINK的一个实现,如果要使用新版的libnl,需要在系统中安装libnl和libnl-devel软件包。

Use VRRP Framework表示使用VRRP框架,这是实现Keepalived高可用功能必需的模块。

Use VRRP VMAC表示使用基础VMAC接口的xmit VRRP包,这是Keepalived在1.2.10版本及以后新增的一个功能。

至此,Keepalived的安装介绍完毕。下面开始进入Keepalived配置的讲解。



二、Keepalived的全局配置

在上节安装Keepalived的过程中,指定了Keepalived配置文件的路径为/etc/Keepalived/Keepalived.conf,Keepalived的所有配置均在这个配置文件中完成。由于Keepalived.conf文件中可配置的选项比较多,这里根据配置文件所实现的功能,将Keepalived配置分为三类,分别是:全局配置(Global Configuration)、VRRPD配置和LVS配置。下面将主要介绍下Keepalived配置文件中一些常用配置选项的含义和用法。

Keepalived的配置文件都是以块(block)的形式组织的,每个块的内容都包含在{}中,以“#”和“!”开头的行都是注释。全局配置就是对整个Keepalived都生效的配置,基本内容如下:

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
     dba.gao@gmail.com
     ixdba@163.com
   }
   notification_email_from Keepalived@localhost
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL 
}

全局配置以“global_defs”作为标识,在“global_defs”区域内的都是全局配置选项,其中:

notification_email用于设置报警邮件地址,可以设置多个,每行一个。注意,如果要开启邮件报警,需要开启本机的Sendmail服务。

notification_email_from用于设置邮件的发送地址。

smtp_server用于设置邮件的smtp server地址。

smtp_connect_timeout用于设置连接smtp server的超时时间。

router_id表示运行Keepalived服务器的一个标识,是发邮件时显示在邮件主题中的信息。


三、Keepalived的VRRPD配置

VRRPD配置是Keepalived所有配置的核心,主要用来实现Keepalived的高可用功能。从结构上来看,VRRPD配置又可分为VRRP同步组配置和VRRP实例配置。

这里首先介绍同步组实现的主要功能。同步组是相对于多个VRRP实例而言的,在多个VRRP实例的环境中,每个VRRP实例所对应的网络环境会有所不同,假设一个实例处于网段A,另一个实例处于网段B,而如果VRRPD只配置了A网段的检测,那么当B网段主机出现故障时,VRRPD会认为自身仍处于正常状态,进而不会进行主备节点的切换,这样问题就出现了。同步组就是用来解决这个问题的,将所有VRRP实例都加入到同步组中,这样任何一个实例出现问题,都会导致Keepalived进行主备切换。

下面是两个同步组的配置样例:

vrrp_sync_group G1 {
  group {
    VI_1
    VI_2
    VI_5
  }
  notify_backup "/usr/local/bin/vrrp.back arg1 arg2"
  notify_master "/usr/local/bin/vrrp.mast arg1 arg2"
  notify_fault "/usr/local/bin/vrrp.fault arg1 arg2"
}
vrrp_sync_group G2 {
  group {
    VI_3
    VI_4
  }
}

其中,G1同步组包含VI_1、VI_2、VI_5三个VRRP实例,G2同步组包含VI_3、VI_4两个VRRP实例。这五个实例将在vrrp_instance段进行定义。另外,在vrrp_sync_group段中还出现了notify_master、notify_backup、notify_fault和notify_stop四个选项,这是Keepalived配置中的一个通知机制,也是Keepalived包含的四种状态。下面介绍每个选项的含义。

notify_master:指定当Keepalived进入Master状态时要执行的脚本,这个脚本可以是一个状态报警脚本,也可以是一个服务管理脚本。Keepalived允许脚本传入参数,因此灵活性很强。

notify_backup:指定当Keepalived进入Backup状态时要执行的脚本,同理,这个脚本可以是一个状态报警脚本,也可以是一个服务管理脚本。

notify_fault:指定当Keepalived进入Fault状态时要执行的脚本,脚本功能与前两个类似。

notify_stop:指定当Keepalived程序终止时需要执行的脚本。

下面正式进入VRRP实例的配置,也就是配置Keepalived的高可用功能。VRRP实例段主要用来配置节点角色(主或从)、实例绑定的网络接口、节点间验证机制、集群服务IP等。下面是实例VI_1的一个配置样例。

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1  
    mcast_src_ip <IPADDR>
    garp_master_delay  10 
 
 track_interface {
eth0 
eth1
}
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass qwaszx
    }
    virtual_ipaddress {
     #<IPADDR>/<MASK>  brd  <IPADDR>  dev <STRING>  scope <SCOPT>  label <LABEL>
        192.168.200.16
        192.168.200.17 dev eth1
        192.168.200.18 dev eth2
    }
    virtual_routes {
#src  <IPADDR>  [to] <IPADDR>/<MASK>  via|gw  <IPADDR>  dev <STRING>  scope <SCOPE>
        src 192.168.100.1 to 192.168.109.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
        192.168.110.0/24 via 192.168.200.254 dev eth1
        192.168.111.0/24 dev eth2
        192.168.112.0/24 via 192.168.100.254
        192.168.113.0/24 via 192.168.100.252 or 192.168.100.253
}
nopreempt 
preemtp_delay  300
}

以上VRRP配置以“vrrp_instance”作为标识,在这个实例中包含了若干配置选项,分别介绍如下:

    vrrp_instance是VRRP实例开始的标识,后跟VRRP实例名称。

    state用于指定Keepalived的角色,MASTER表示此主机是主服务器,BACKUP表示此主机是备用服务器。

    interface用于指定HA监测网络的接口。

    virtual_router_id是虚拟路由标识,这个标识是一个数字,同一个vrrp实例使用唯一的标识,即在同一个vrrp_instance下,MASTER和BACKUP必须是一致的。

    priority用于定义节点优先级,数字越大表示节点的优先级就越高。在一个vrrp_instance下,MASTER的优先级必须大于BACKUP的优先级。

    advert_int用于设定MASTER与BACKUP主机之间同步检查的时间间隔,单位是秒。

    mcast_src_ip用于设置发送多播包的地址,如果不设置,将使用绑定的网卡所对应的IP地址。

    garp_master_delay用于设定在切换到Master状态后延时进行Gratuitous arp请求的时间。

    track_interface用于设置一些额外的网络监控接口,其中任何一个网络接口出现故障,Keepalived都会进入FAULT状态。

    authentication用于设定节点间通信验证类型和密码,验证类型主要有PASS和AH两种,在一个vrrp_instance下,MASTER与BACKUP必须使用相同的密码才能正常通信。

    virtual_ipaddress用于设置虚拟IP地址(VIP),又叫做漂移IP地址。可以设置多个虚拟IP地址,每行一个。之所以称为漂移IP地址,是因为Keepalived切换到Master状态时,这个IP地址会自动添加到系统中,而切换到BACKUP状态时,这些IP又会自动从系统中删除。Keepalived通过“ip address add”命令的形式将VIP添加进系统中。要查看系统中添加的VIP地址,可以通过“ip add”命令实现。“virtual_ipaddress”段中添加的IP形式可以多种多样,例如可以写成 “192.168.16.189/24 dev eth1” 这样的形式,而Keepalived会使用IP命令“ip addr add 192.168.16.189/24 dev eth1”将IP信息添加到系统中。因此,这里的配置规则和IP命令的使用规则是一致的。

    virtual_routes和virtual_ipaddress段一样,用来设置在切换时添加或删除相关路由信息。使用方法和例子可以参考上面的示例。通过“ip route”命令可以查看路由信息是否添加成功,此外,也可以通过上面介绍的notify_master选项来代替virtual_routes实现相同的功能。

    nopreempt设置的是高可用集群中的不抢占功能。在一个HA Cluster中,如果主节点死机了,备用节点会进行接管,主节点再次正常启动后一般会自动接管服务。这种来回切换的操作,对于实时性和稳定性要求不高的业务系统来说,还是可以接受的,而对于稳定性和实时性要求很高的业务系统来说,不建议来回切换,毕竟服务的切换存在一定的风险和不稳定性,在这种情况下,就需要设置nopreempt这个选项了。设置nopreempt可以实现主节点故障恢复后不再切回到主节点,让服务一直在备用节点工作,直到备用节点出现故障才会进行切换。在使用不抢占时,只能在“state”状态为“BACKUP”的节点上设置,而且这个节点的优先级必须高于其他节点。

    preemtp_delay用于设置抢占的延时时间,单位是秒。有时候系统启动或重启之后网络需要经过一段时间才能正常工作,在这种情况下进行发生主备切换是没必要的,此选项就是用来设置这种情况发生的时间间隔。在此时间内发生的故障将不会进行切换,而如果超过“preemtp_delay”指定的时间,并且网络状态异常,那么才开始进行主备切换。


四、Keepalived的LVS配置

由于Keepalived属于LVS的扩展项目,因此, Keepalived可以与LVS无缝整合,轻松搭建一套高性能的负载均衡集群系统。下面介绍下Keepalived配置文件中关于LVS配置段的配置方法。

LVS段的配置以“virtual_server”作为开始标识,此段内容有两部分组成,分别是real_server段和健康检测段。下面是virtual_server段常用选项的一个配置示例:

virtual_server 192.168.12.200 80 {        
    delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind DR 
persistence_timeout 50
    persistence_granularity  <NETMASK>
protocol TCP
ha_suspend
virtualhost  <string>
sorry_server <IPADDR>  <PORT>

下面介绍每个选项的含义。

virtual_server:设置虚拟服务器的开始,后面跟虚拟IP地址和服务端口,IP与端口之间用空格隔开。

delay_loop:设置健康检查的时间间隔,单位是秒。

lb_algo:设置负载调度算法,可用的调度算法有rr、wrr、lc、wlc、lblc、sh、dh等,常用的算法有rr和wlc。

lb_kind:设置LVS实现负载均衡的机制,有NAT、TUN和DR三个模式可选。

persistence_timeout:会话保持时间,单位是秒。这个选项对动态网页是非常有用的,为集群系统中的session共享提供了一个很好的解决方案。有了这个会话保持功能,用户的请求会一直分发到某个服务节点,直到超过这个会话的保持时间。需要注意的是,这个会话保持时间是最大无响应超时时间,也就是说,用户在操作动态页面时,如果在50秒内没有执行任何操作,那么接下来的操作会被分发到另外的节点,但是如果用户一直在操作动态页面,则不受50秒的时间限制。

persistence_granularity:此选项是配合persistence_timeout的,后面跟的值是子网掩码,表示持久连接的粒度。默认是255.255.255.255,也就是一个单独的客户端IP。如果将掩码修改为255.255.255.0,那么客户端IP所在的整个网段的请求都会分配到同一个real server上。

protocol:指定转发协议类型,有TCP和UDP两种可选。

ha_suspend:节点状态从Master到Backup切换时,暂不启用real server节点的健康检查。

virtualhost:在通过HTTP_GET/ SSL_GET做健康检测时,指定的Web服务器的虚拟主机地址。

sorry_server:相当于一个备用节点,在所有real server失效后,这个备用节点会启用。

下面是real_server段的一个配置示例:

real_server 192.168.12.132 80 {
weight 3
inhibit_on_failure
notify_up  <STRING> | <QUOTED-STRING>
notify_down <STRING> | <QUOTED-STRING>
}

下面介绍每个选项的含义。

real_server:是real_server段开始的标识,用来指定real server节点,后面跟的是real server的真实IP地址和端口,IP与端口之间用空格隔开。

weight:用来配置real server节点的权值。权值大小用数字表示,数字越大,权值越高。设置权值的大小可以为不同性能的服务器分配不同的负载,为性能高的服务器设置较高的权值,而为性能较低的服务器设置相对较低的权值,这样才能合理地利用和分配了系统资源。

inhibit_on_failure:表示在检测到real server节点失效后,把它的“weight”值设置为0,而不是从IPVS中删除。

notify_up:此选项与上面介绍过的notify_maser有相同的功能,后跟一个脚本,表示在检测到real server节点服务处于UP状态后执行的脚本。

notify_down:表示在检测到real server节点服务处于DOWN状态后执行的脚本。

健康检测段允许多种检查方式,常见的有HTTP_GET、SSL_GET、TCP_CHECK、SMTP_CHECK、MISC_CHECK。首先看TCP_CHECK检测方式示例:

TCP_CHECK  {
connect_port 80
            connect_timeout  3 
            nb_get_retry  3 
            delay_before_retry  3 
        }

下面介绍每个选项的含义介。

connect_port:健康检查的端口,如果无指定,默认是real_server指定的端口。

connect_timeout:表示无响应超时时间,单位是秒,这里是3秒超时。

nb_get_retry:表示重试次数,这里是3次。

delay_before_retry:表示重试间隔,这里是间隔3秒。

下面是HTTP_GET和SSL_GET检测方式的示例:

HTTP_GET |SSL_GET
{
url  {         
path  /index.html
digest  e6c271eb5f017f280cf97ec2f51b02d3
status_code   200 
}
connect_port 80
bindto  192.168.12.80
connect_timeout  3
nb_get_retry  3 
delay_before_retry  2 
}

下面介绍每个选项的含义。

url:用来指定HTTP/SSL检查的URL信息,可以指定多个URL。

path:后跟详细的URL路径。

digest:SSL检查后的摘要信息,这些摘要信息可以通过genhash命令工具获取。例如:genhash -s 192.168.12.80 -p 80 -u /index.html。

status_code:指定HTTP检查返回正常状态码的类型,一般是200。

bindto:表示通过此地址来发送请求对服务器进行健康检查。

下面是MISC_CHECK检测方式的示例:

MISC_CHECK
{
misc_path  /usr/local/bin/script.sh
misc_timeout  5
! misc_dynamic
}

MISC健康检查方式可以通过执行一个外部程序来判断real server节点的服务状态,使用非常灵活。以下是常用的几个选项的含义。

misc_path:用来指定一个外部程序或者一个脚本路径。

misc_timeout:设定执行脚本的超时时间。

misc_dynamic:表示是否启用动态调整real server节点权重,“!misc_dynamic”表示不启用,相反则表示启用。在启用这功能后,Keepalived的healthchecker进程将通过退出状态码来动态调整real server节点的“weight”值,如果返回状态码为0,表示健康检查正常,real server节点权重保持不变;如果返回状态码为1,表示健康检查失败,那么就将real server节点权重设置为0;如果返回状态码为2~255之间任意数值,表示健康检查正常,但real server节点的权重将被设置为返回状态码减2,例如返回状态码为10,real server节点权重将被设置为8(10-2)。

到这里为止,Keepalived配置文件中常用的选项已经介绍完毕,在默认情况下,Keepalived在启动时会查找/etc/Keepalived/Keepalived.conf配置文件,如果配置文件放在其他路径下,通过“Keepalived  -f”参数指定配置文件的路径即可。

在配置Keepalived.conf时,需要特别注意配置文件的语法格式,因为Keepalived在启动时并不检测配置文件的正确性,即使没有配置文件,Keepalived也照样能够启动,所以一定要保证配置文件正确。