Keepalived工作原理

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Keepalived工作原理

Keepalived本质就是为ipvs(ipvs称之为IP虚拟服务器(IP Virtual Server,简写为IPVS)。是运行在LVS下的提供负载平衡功能的一种技术。)服务的,它也不需要共享存储。IPVS其实就是一些规则,Keepalived主要的任务就是去调用ipvsadm命令,来生成规则,并自动实现将用户需要访问的地址转移到可用LVS节点实现。所以keepalive的高可用是属于具有很强针对性的高可用,它和corosync这种通用性HA方案不同。

Keepalived的主要目的就是它自身启动为一个服务,它工作在多个LVS主机节点上,当前活动的节点叫做Master备用节点叫做Backup,Master会不停的向Backup节点通告自己的心跳,这种通告是基于VRRP协议的。Backup节点一旦接收不到Master的通告信息,它就会把LVS的VIP拿过来,并且把ipvs的规则也拿过来,在自己身上生效,从而替代Master节点

Keepalived除了可以监控和转移LVS资源之外,它还可以直接配置LVS而不需要直接使用ipvsadm命令,因为它可以调用,也就是说在LVS+KEEPALIVED模型中,你所有的工作在Keepalived中配置就可以了,而且它还有对后端应用服务器健康检查的功能。

直接一句话Keepalived就是VRRP协议的实现,该协议是虚拟冗余路由协议。

VRRP工作原理简述

VRRP协议是干嘛用呢?传统上来说我们通过一个路由器上网,如果故障那就不能用了,如果使用2个路由器,有一个故障你就需要手动的设置客户端切换到另外的路由器上,或者使用ARP客户端也可以实现,但总之部署比较麻烦不利于管理,就像下图:
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有没有一种办法可以自动转移而省去手动配置呢?我们就可以通过VRRP协议来实现路由器的故障转移。如下图:
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这里有个问题,VRRP提供一个VIP,它可以来设定那个路由器是活动节点,然后出现故障进行切换,VIP也随之对应到新的路由器上,但是内网是用过MAC地址来寻址的,虽然VIP对应到了新的路由器上,可是MAC变了,客户端的ARP表也没有更新,所以还是用不了,为了解决这个问题VRRP不但提供VIP还提供VMAC地址,这个VMAC地址是VRRP单独申请的,大家都可以正常使用。

故障切换的时候虽然改变了后端路由器,但是由于客户端使用的是VIP和VMAC地址,这样就不会有任何影响了。

所以Keepalived就是在Linux系统上提供了VRRP功能,当然还提供了服务监控功能,比如监控后端服务器的健康检查、LVS服务可用性检查

VRRP的工作过程是这样的:

  1. 虚拟路由器中的路由器根据优先级选举出Master,Master路由器通过发送免费ARP报文,将自己的虚拟MAC地址通告给与它连接的设备。
  2. Master路由器周期性发送VRRP报文,以公布自己的配置信息(优先级等)和工作状态
  3. 如果Master故障,虚拟路由器中的Backup路由器将根据优先级重新选举新的Master
  4. 虚拟路由器状态切换时,Master路由器由一台设备切换会另外一台设备,新的Master路由器只是简单的发送一个携带虚拟MAC地址和虚拟IP的免费ARP报文,这样就可以更新其他设备中缓存的ARP信息
  5. Backup路由器的优先级高于Master时,由Backup的工作方式(抢占式或者非抢占式)决定是否重新选举Master。

VRRP还支持认证,就是为了防止随意一个VRRP设备加入到当前的虚拟路由组离来,它提供无认证、简单8位字符串认证和MD5认证(该认证方式Keepalive不支持)。

Keepalive软件结构

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Keepalived启动后以后会有一个主进程Master,它会生成还有2个子进程,一个是VRRP Stack负责VRRP(也就是VRRP协议的实现)、一个是Checkers负责IPVS的后端的应用服务器的健康检查,当检测失败就会调用IPVS规则删除后端服务器的IP地址,检测成功了再加回来。当检测后端有失败的情况可以使用SMTP通知管理员。另外VRRP如果检测到另外一个Keepalive失败也可以通过SMTP通知管理员。

Control Plane:这个就是主进程,主进程的功能是分析配置文件,读取、配置和生效配置文件,指挥那2个子进程工作。

WatchDog:看门狗,这个是Linux系统内核的一个模块,它的作用是帮助主进程盯着那2个子进程,因为主进程并不负责具体工作,具体工作都是子进程完成的。如果子进程挂了,那Keepalived就不完整了,所以那2个子进程会定期的向主进程打开的一个内部Unix Socket文件写心跳信息。如果有某个子进程不写信息了,它就会重启子进程,主进程就是让WatchDog来监控子进程的。

故障转移机制

Keepalived高可用服务之间的故障切换转移,是通过VRRP 来实现的。

在 Keepalived服务正常工作时,主 Master节点会不断地向备节点发送(多播的方式)心跳消息,用以告诉备Backup节点自己还活着,当主 Master节点发生故障时,就无法发送心跳消息,备节点也就因此无法继续检测到来自主 Master节点的心跳了,于是调用自身的接管程序,接管主Master节点的 IP资源及服务。而当主 Master节点恢复时,备Backup节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务,恢复到原来的备用角色。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-687047.html

  • 检测脚本
    #检测nginx是否启动了
    A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
    if [ $A -eq 0 ];then    #如果nginx没有启动就启动nginx
          systemctl start nginx                #重启nginx
          if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then    #nginx重启失败,则停掉keepalived服务,进行VIP转移
                  killall keepalived
          fi
    fi
    
  • 脚本授权:chmod 775 check_nginx_pid.sh

到了这里,关于Keepalived工作原理的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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