1. Keepalived简介

1.1. 概述

Keepalived一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会有2台服务器运行Keepalived，一台为主服务器（MASTER），一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候， 备份服务器就会接管虚拟IP，继续提供服务，从而保证了高可用性。

1.2. keepalived的作用

Keepalived的作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器死机，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群中。

2. 如何实现Keepalived

2.1. 基于VRRP协议的理解

Keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。

虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip（该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip），master会发组播，当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。

keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。core模块为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。

2.2. 基于TCP/IP协议的理解

Layer3,4&7工作在IP/TCP协议栈的IP层，TCP层，及应用层,原理分别如下：

Layer3：

Keepalived使用Layer3的方式工作式时，Keepalived会定期向服务器群中的服务器发送一个ICMP的数据包（既我们平时用的Ping程序）,如果发现某台服务的IP地址没有激活，Keepalived便报告这台服务器失效，并将它从服务器群中剔除，这种情况的典型例子是某台服务器被非法关机。Layer3的方式是以服务器的IP地址是否有效作为服务器工作正常与否的标准。

Layer4:

如果您理解了Layer3的方式，Layer4就容易了。Layer4主要以TCP端口的状态来决定服务器工作正常与否。如web server的服务端口一般是80，如果Keepalived检测到80端口没有启动，则Keepalived将把这台服务器从服务器群中剔除。

Layer7：

Layer7就是工作在具体的应用层了，比Layer3,Layer4要复杂一点，在网络上占用的带宽也要大一些。Keepalived将根据用户的设定检查服务器程序的运行是否正常，如果与用户的设定不相符，则Keepalived将把服务器从服务器群中剔除。

3. Keepalived选举策略

3.1. 选举策略

首先，每个节点有一个初始优先级，由配置文件中的priority配置项指定，MASTER节点的priority应比BAKCUP高。运行过程中keepalived根据vrrp_script的weight设定，增加或减小节点优先级。规则如下：

  1. “weight”值为正时,脚本检测成功时”weight”值会加到”priority”上,检测失败是不加

    • 主失败:
      主priority<备priority+weight之和时会切换

    • 主成功:
      主priority+weight之和>备priority+weight之和时,主依然为主,即不发生切换

  2. “weight”为负数时,脚本检测成功时”weight”不影响”priority”,检测失败时,Master节点的权值将是“priority“值与“weight”值之差

    • 主失败:
      主priotity-abs(weight) < 备priority时会发生切换

    • 主成功:
      主priority > 备priority 不切换

  3. 当两个节点的优先级相同时，以节点发送VRRP通告的IP作为比较对象，IP较大者为MASTER。

3.2. priority和weight的设定

  1. 主从的优先级初始值priority和变化量weight设置非常关键，配错的话会导致无法进行主从切换。比如，当MASTER初始值定得太高，即使script脚本执行失败，也比BACKUP的priority + weight大，就没法进行VIP漂移了。

  2. 所以priority和weight值的设定应遵循: abs(MASTER priority - BAKCUP priority) < abs(weight)。一般情况下，初始值MASTER的priority值应该比较BACKUP大，但不能超过weight的绝对值。 另外，当网络中不支持多播(例如某些云环境)，或者出现网络分区的情况，keepalived BACKUP节点收不到MASTER的VRRP通告，就会出现脑裂(split brain)现象，此时集群中会存在多个MASTER节点。