Keepalived：构建高可用性的秘密武器

在IT领域，高可用性（High Availability,

HA）是指系统能够在长时间内持续正常运行而不间断的能力。随着信息化程度的提高，企业的IT系统承担了越来越多的核心业务功能，一旦系统出现故障或不可用，将会给企业带来严重的经济损失甚至声誉损失。因此，保障IT系统的高可用性对企业运营至关重要。Keepalived作为一款基于Linux平台的高可用性解决方案，通过虚拟路由冗余协议（VRRP）来实现负载均衡和故障转移功能，确保在服务器发生故障时，服务能够无缝切换，保持高可用性。本文将详细介绍Keepalived的基本概念、工作原理、配置方法以及实战案例。

一、Keepalived概述

Keepalived主要提供以下功能：

1. 高可用性 ：通过VRRP协议，Keepalived可以监控服务器的状态，并在主服务器故障时自动将服务切换到备份服务器，确保服务的连续性。
2. 负载均衡 ：Keepalived支持多种负载均衡算法，如轮询、最小连接等，有助于分散流量，提高服务的可用性和性能。
3. 健康检查 ：Keepalived能够定期对后端服务器进行健康检查，确保只有健康的服务器参与服务。

Keepalived的工作原理可以分为两部分：VRRP和健康检查。

• VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol） ：VRRP是一种选择协议，用于在多个路由器或服务器之间共享虚拟IP地址。在Keepalived中，通常有一个主服务器（Master）和一个或多个备份服务器（Backup）。主服务器负责处理所有通过虚拟IP地址的流量，而备份服务器处于待机状态。如果主服务器发生故障，备份服务器中的一个将被选举为新的主服务器，并接管虚拟IP地址，以确保服务的连续性。
• 健康检查 ：Keepalived提供了多种健康检查机制，包括Layer3（基于IP地址的有效性）、Layer4（基于TCP端口的状态）和Layer5（基于HTTP GET请求的响应结果）等。通过这些检查机制，Keepalived能够实时评估后端服务器的健康状态，并在发现故障时及时将服务器从服务列表中剔除。

二、Keepalived的安装与配置

Keepalived的安装和配置相对简单，可以通过下载源代码编译安装或使用Linux发行版的包管理器进行安装。配置时，需要编写一个配置文件（通常为/etc/keepalived/keepalived.conf），其中包含了全局设置、VRRP实例定义、虚拟服务器设置等。

安装Keepalived

在基于Debian的系统上，可以使用以下命令安装Keepalived：

bash复制代码

 sudo apt-get update    
  
 sudo apt-get install keepalived  

在基于Red Hat的系统上，可以使用以下命令安装Keepalived：

bash复制代码

 yum install -y keepalived  

配置Keepalived

Keepalived的配置文件通常位于/etc/keepalived/keepalived.conf。以下是一个简单的配置示例：

bash复制代码

 global_defs {    
  
   notification_email {    
     root@localhost    
   }    
   notification_email_from keep@localhost    
   smtp_server 127.0.0.1    
   smtp_connect_timeout 30    
   router_id node1    
   vrrp_skip_check_adv_addr    
   vrrp_garp_interval 0    
   vrrp_gna_interval 0    
   vrrp_mcast_group4 224.0.0.1    
 }    
     
 vrrp_instance VI_1 {    
   state BACKUP    
   interface eth1    
   virtual_router_id 1    
   priority 90    
   advert_int 1    
   authentication {    
     auth_type PASS    
     auth_pass qwe123    
   }    
   virtual_ipaddress {    
     1.1.1.100 dev eth1 label eth1:0    
   }    
 }  

在配置文件中，需要定义全局设置（如邮件通知、路由器ID等），以及VRRP实例（如状态、网卡、虚拟路由器ID、优先级、认证信息等）。

三、Keepalived实战案例

以下是一个使用Keepalived实现Nginx高可用性的实战案例。

环境准备

准备两台虚拟机Server1和Server2，IP地址分别为192.168.229.11和192.168.229.12。关闭防火墙、SELinux，配置yum源等步骤请参考相关文档。

Server1配置

1. 下载并安装Keepalived：

bash复制代码

 yum -y install keepalived  

2. 创建/etc/keepalived目录，并编辑配置文件：

bash复制代码

 vim /etc/keepalived/keepalived.conf  

配置文件内容如下：

bash复制代码

 global_defs {    
  
   router_id 1    
 }    
     
 vrrp_instance VI_1 {    
   state MASTER    
   interface ens33    
   mcast_src_ip 192.168.229.11    
   virtual_router_id 55    
   priority 100    
   advert_int 1    
   authentication {    
     auth_type PASS    
     auth_pass 123456    
   }    
   virtual_ipaddress {    
     192.168.229.100/24    
   }    
 }  

3. 开机启动Keepalived和Nginx：

bash复制代码

 systemctl enable keepalived.service    
  
 systemctl start keepalived.service    
 yum -y install nginx    
 systemctl enable nginx.service    
 systemctl start nginx.service  

4. 修改Nginx默认页面内容，方便测试：

bash复制代码

 vim /usr/share/nginx/html/index.html  

将内容修改为 web111111 。

Server2配置

1. 下载并安装Keepalived：

bash复制代码

 yum -y install keepalived  

2. 创建/etc/keepalived目录，并编辑配置文件：

bash复制代码

 vim /etc/keepalived/keepalived.conf  

配置文件内容如下：

bash复制代码

 global_defs {    
  
   router_id 2    
 }    
     
 vrrp_instance VI_1 {    
   state BACKUP    
   interface ens33    
   mcast_src_ip 192.168.229.12    
   virtual_router_id 55    
   priority 99    
   advert_int 1    
   authentication {    
     auth_type PASS    
     auth_pass 123456    
   }    
   virtual_ipaddress {    
     192.168.229.100/24    
   }    
 }  

3. 开机启动Keepalived和Nginx：

bash复制代码

 systemctl enable keepalived.service    
  
 systemctl start keepalived.service    
 yum -y install nginx    
 systemctl enable nginx.service    
 systemctl start nginx.service  

4. 修改Nginx默认页面内容，方便测试：

bash复制代码

 vim /usr/share/nginx/html/index.html  

将内容修改为 web222222 。

测试

1. 访问VIP（对外虚拟IP） http://192.168.229.100，应该能够看到Server1的Nginx页面web111111。
2. 拔掉Server1的网线，模拟主服务器故障。
3. 再次访问VIP（对外虚拟IP） http://192.168.229.100，应该能够看到Server2的Nginx页面web222222，说明故障转移成功。

四、Keepalived对Nginx状态未知的解决方案

默认情况下，Keepalived监控的是接口IP状态，无法监控Nginx服务状态。因此，需要编辑一个脚本监控Nginx的状态。

1. 在Server1和Server2上添加Nginx监控脚本：

bash复制代码

 vim /etc/keepalived/ck_ng.sh  

脚本内容如下：

bash复制代码

 #!/bin/bash    
  
 # 检查nginx进程是否存在    
 counter=$(ps -C nginx --no-heading  wc -l)    
 if [ "${counter}" = "0" ]; then    
   # 尝试启动一次nginx，停止5秒后再次检测    
   systemctl start nginx.service    
   sleep 5    
   counter=$(ps -C nginx --no-heading  wc -l)    
   if [ "${counter}" = "0" ]; then    
     exit 1    
   fi    
 fi    
 exit 0  

2. 赋予脚本权限：

bash复制代码

 chmod +x /etc/keepalived/ck_ng.sh  

3. 修改Keepalived配置文件，引用监控脚本：

在vrrp_instance部分添加 track_script ：

bash复制代码

 track_script {    
  
   chk_nginx    
 }  

4. 重启Keepalived：

bash复制代码

 systemctl restart keepalived.service  

通过以上步骤，Keepalived将能够监控Nginx的状态，并在Nginx服务故障时进行相应的处理。

五、总结

Keepalived是一个