資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：在協議實現里，虛擬路由器使用作為虛擬地址，就是唯一的，這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播地址來定時發送通告消息。負責健康檢查，包括常見的各種檢查方式。
公司內部 OA 系統要做線上高可用，避免單點故障，所以計劃使用2臺虛擬機通過 Keepalived 工具來實現 nginx 的高可用（High Avaiability），達到一臺nginx入口服務器宕機，另一臺備機自動接管服務的效果。（nginx做反向代理，實現后端應用服務器的負載均衡）快速搭建請直接跳至 第2節。
1. Keepalived介紹Keepalived是一個基于VRRP協議來實現的服務高可用方案，可以利用其來避免IP單點故障，類似的工具還有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不會多帶帶出現，而是與其它負載均衡技術（如lvs、haproxy、nginx）一起工作來達到集群的高可用。
1.1 VRRP協議VRRP全稱 Virtual Router Redundancy Protocol，即 虛擬路由冗余協議。可以認為它是實現路由器高可用的容錯協議，即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組(Router Group)，這個組里面有一個master和多個backup，但在外界看來就像一臺一樣，構成虛擬路由器，擁有一個虛擬IP（vip，也就是路由器所在局域網內其他機器的默認路由），占有這個IP的master實際負責ARP相應和轉發IP數據包，組中的其它路由器作為備份的角色處于待命狀態。master會發組播消息，當backup在超時時間內收不到vrrp包時就認為master宕掉了，這時就需要根據VRRP的優先級來選舉一個backup當master，保證路由器的高可用。
在VRRP協議實現里，虛擬路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作為虛擬MAC地址，XX就是唯一的 VRID （Virtual Router IDentifier），這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播IP地址 224.0.0.18 來定時發送通告消息。每個Router都有一個 1-255 之間的優先級別，級別最高的（highest priority）將成為主控（master）路由器。通過降低master的優先權可以讓處于backup狀態的路由器搶占（pro-empt）主路由器的狀態，兩個backup優先級相同的IP地址較大者為master，接管虛擬IP。
與heartbeat/corosync等比較直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm ：
1.2 Keepalived + nginxHeartbeat、Corosync、Keepalived這三個集群組件我們到底選哪個好，首先我想說明的是，Heartbeat、Corosync是屬于同一類型，Keepalived與Heartbeat、Corosync，根本不是同一類型的。Keepalived使用的vrrp協議方式，虛擬路由冗余協議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP)；Heartbeat或Corosync是基于主機或網絡服務的高可用方式；簡單的說就是，Keepalived的目的是模擬路由器的高可用，Heartbeat或Corosync的目的是實現Service的高可用。
所以一般Keepalived是實現前端高可用，常用的前端高可用的組合有，就是我們常見的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是實現服務的高可用，常見的組合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 實現Web服務器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 實現MySQL服務器的高可用。總結一下，Keepalived中實現輕量級的高可用，一般用于前端高可用，且不需要共享存儲，一般常用于兩個節點的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用于服務的高可用，且需要共享存儲，一般用于多節點的高可用。這個問題我們說明白了。
又有博友會問了，那heartbaet與corosync我們又應該選擇哪個好啊，我想說我們一般用corosync，因為corosync的運行機制更優于heartbeat，就連從heartbeat分離出來的pacemaker都說在以后的開發當中更傾向于corosync，所以現在corosync+pacemaker是最佳組合。
keepalived可以認為是VRRP協議在Linux上的實現，主要有三個模塊，分別是core、check和vrrp。core模塊為keepalived的核心，負責主進程的啟動、維護以及全局配置文件的加載和解析。check負責健康檢查，包括常見的各種檢查方式。vrrp模塊是來實現VRRP協議的。本文基于如下的拓撲圖：
+-------------+
| uplink |
+-------------+
|
+
MASTER keep|alived BACKUP
172.29.88.224 172.29.88.222 172.29.88.225
+-------------+ +-------------+ +-------------+
| nginx01 |----| virtualIP |----| nginx02 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
|
+------------------+------------------+
| | |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
| web01 | | web02 | | web03 |
+-------------+ +-------------+ +-------------+
2. keepalived實現nginx高可用
2.1安裝
我的環境是CentOS 6.2 X86_64，直接通過yum方式安裝最簡單：
# yum install -y keepalived # keepalived -v Keepalived v1.2.13 (03/19,2015)2.2 nginx監控腳本
該腳本檢測ngnix的運行狀態，并在nginx進程不存在時嘗試重新啟動ngnix，如果啟動失敗則停止keepalived，準備讓其它機器接管。
/etc/keepalived/check_nginx.sh ：
#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
/usr/local/bin/nginx
sleep 2
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
/etc/init.d/keepalived stop
fi
fi
你也可以根據自己的業務需求，總結出在什么情形下關閉keepalived，如 curl 主頁連續2個5s沒有響應則切換：
#!/bin/bash
# curl -IL http://localhost/member/login.htm
# curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htm
count = 0
for (( k=0; k<2; k++ ))
do
check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}
" http://localhost/login.html -o /dev/null )
if [ "$check_code" != "200" ]; then
count = count +1
continue
else
count = 0
break
fi
done
if [ "$count" != "0" ]; then
# /etc/init.d/keepalived stop
exit 1
else
exit 0
fi
2.3 keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
zhouxiao@example.com
itsection@example.com
}
notification_email_from itsection@example.com
smtp_server mail.example.com
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
# script "killall -0 nginx"
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
interval 2
weight -5
fall 3
rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
mcast_src_ip 172.29.88.224
virtual_router_id 51
priority 101
advert_int 2
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.29.88.222
}
track_script {
chk_nginx
}
}
在其它備機BACKUP上，只需要改變 state MASTER -> state BACKUP，priority 101 -> priority 100，mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225即可。
service keepalived restart2.4 配置選項說明
global_defs
notification_email ： keepalived在發生諸如切換操作時需要發送email通知地址，后面的 smtp_server 相比也都知道是郵件服務器地址。也可以通過其它方式報警，畢竟郵件不是實時通知的。
router_id ： 機器標識，通常可設為hostname。故障發生時，郵件通知會用到
vrrp_instance
state ： 指定instance(Initial)的初始狀態，就是說在配置好后，這臺服務器的初始狀態就是這里指定的，但這里指定的不算，還是得要通過競選通過優先級來確定。如果這里設置為MASTER，但如若他的優先級不及另外一臺，那么這臺在發送通告時，會發送自己的優先級，另外一臺發現優先級不如自己的高，那么他會就回搶占為MASTER
interface ： 實例綁定的網卡，因為在配置虛擬IP的時候必須是在已有的網卡上添加的
mcast_src_ip ： 發送多播數據包時的源IP地址，這里注意了，這里實際上就是在那個地址上發送VRRP通告，這個非常重要，一定要選擇穩定的網卡端口來發送，這里相當于heartbeat的心跳端口，如果沒有設置那么就用默認的綁定的網卡的IP，也就是interface指定的IP地址
virtual_router_id ： 這里設置VRID，這里非常重要，相同的VRID為一個組，他將決定多播的MAC地址
priority ： 設置本節點的優先級，優先級高的為master
advert_int ： 檢查間隔，默認為1秒。這就是VRRP的定時器，MASTER每隔這樣一個時間間隔，就會發送一個advertisement報文以通知組內其他路由器自己工作正常
authentication ： 定義認證方式和密碼，主從必須一樣
virtual_ipaddress ： 這里設置的就是VIP，也就是虛擬IP地址，他隨著state的變化而增加刪除，當state為master的時候就添加，當state為backup的時候刪除，這里主要是有優先級來決定的，和state設置的值沒有多大關系，這里可以設置多個IP地址
track_script ： 引用VRRP腳本，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期運行它們來改變優先級，并最終引發主備切換。
vrrp_script
告訴 keepalived 在什么情況下切換，所以尤為重要。可以有多個 vrrp_script
script ： 自己寫的檢測腳本。也可以是一行命令如killall -0 nginx
interval 2 ： 每2s檢測一次
weight -5 ： 檢測失敗（腳本返回非0）則優先級 -5
fall 2 ： 檢測連續 2 次失敗才算確定是真失敗。會用weight減少優先級（1-255之間）
rise 1 ： 檢測 1 次成功就算成功。但不修改優先級
這里要提示一下script一般有2種寫法：
通過腳本執行的返回結果，改變優先級，keepalived繼續發送通告消息，backup比較優先級再決定
腳本里面檢測到異常，直接關閉keepalived進程，backup機器接收不到advertisement會搶占IP
上文 vrrp_script 配置部分，killall -0 nginx屬于第1種情況，/etc/keepalived/check_nginx.sh屬于第2種情況（腳本中關閉keepalived）。個人更傾向于通過shell腳本判斷，但有異常時exit 1，正常退出exit 0，然后keepalived根據動態調整的 vrrp_instance 優先級選舉決定是否搶占VIP：
如果腳本執行結果為0，并且weight配置的值大于0，則優先級相應的增加
如果腳本執行結果非0，并且weight配置的值小于0，則優先級相應的減少
其他情況，原本配置的優先級不變，即配置文件中priority對應的值。
提示：
優先級不會不斷的提高或者降低
可以編寫多個檢測腳本并為每個檢測腳本設置不同的weight（在配置中列出就行）
不管提高優先級還是降低優先級，最終優先級的范圍是在[1,254]，不會出現優先級小于等于0或者優先級大于等于255的情況
在MASTER節點的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt ，當它異常恢復后，即使它 prio 更高也不會搶占，這樣可以避免正常情況下做無謂的切換
以上可以做到利用腳本檢測業務進程的狀態，并動態調整優先級從而實現主備切換。
配置結束
在默認的keepalive.conf里面還有 virtual_server,real_server 這樣的配置，我們這用不到，它是為lvs準備的。 notify 可以定義在切換成MASTER或BACKUP時執行的腳本，如有需求請自行google。
notify
2.5 nginx配置當然nginx沒有什么可配置的，因為它與keepalived并沒有聯系。但記住，2臺nginx服務器上的配置應該是完全一樣的（rsync同步），這樣才能做到對用戶透明，nginx.conf 里面的 server_name 盡量使用域名來代替，然后dns解析這個域名到虛擬IP 172.29.88.222。
更多關于nginx內容配置請參考 這里 。
3. 測試根據上面的配置，初始化狀態：172.29.88.224 (itoatest1,MASTER,101)，172.29.88.222（itoatest2,BACKUP,100），nginx和keepalived都啟動，虛擬IP 172.29.88.222 在 itoatest1 上：
