Linux高可用集群之keepalived相关概念

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所属分类:运维教程

keepalived的定义

Keepalived是一个基于VRRP协议来实现LVS服务高可用方案,可以利用其来避免单点故障。一个LVS服务会使用2台服务器运行Keepalived,一台为主服务器MASTER,另一台为备份服务器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,从而保证高可用性。Keepalived是VRRP的完美实现,因此在介绍keepalived之前,先介绍下VRRP的原理。

VRRP的协议简介

在现实网络环境中,两台需要通信的主机大多数情况下没有直接的物理连接。对于这种情况,它们之间路由怎样选择?主机如何选定到达目的主机的下一跳路由,这个问题通常的解决方法有二种:

  1. 在主机上使用动态路由协议(RIP/OSPF等)
  2. 在主机上配置静态路由

在主机上配置动态路由是非常不切实际的,因为管理、维护成本及是否支持等诸多问题。配置静态路由就会变得十分流行,但路由器(或者说默认网关default gateway)经常成为单点故障。VRRP的目的就是为了解决静态路由单点故障问题,VRRP通过竞选election协议来动态的将路由任务交给LAN中虚拟路由器中的某台VRRP路由器。

VRRP的工作机制

在一个VRRP虚拟路由器中,有多台物理的VRRP路由器,但是这多台的物理的机器并不能同时工作,而是由一台称为MASTER负责路由工作,其它的都是BACKUP,MASTER并非一成不变的,VRRP让每个VRRP路由器参与竞选,最终获胜的就是MASTER。MASTER会拥有一些特权,比如,拥有虚拟路由器IP地址,我们的主机就是用这个IP地址作为静态路由的。拥有特权的MASTER要负责转发发送给网关地址的包和响应ARP请求。

VRRP通过竞选协议来实现虚拟路由器的功能,所有的协议报文都是通过IP多播multicast包多播地址224.0.0.18形式发送的。虚拟路由器由VRID范围0-255和一组IP地址组成,对外会表现为一个周知的MAC地址。所以,在一个虚拟路由器,不管谁会是MASTER,对外都是相同的MAC和IP(称之为VIP)客户端主机并不需要因为MASTER改变而修改自己的路由配置,对客户端来说,这种主从切换是透明的。

在一个虚拟路由器,只有作为MASTER的VRRP路由器会一直发送VRRP通告信息,BACKUP不会抢占MASTER,除非它的优先级priority更高。当MASTER不可用时(BACKUP收不到通告信息) 多台BACKUP中优先级最高的这台会被抢占为MASTER。这种抢占是非常快速的,以保证服务连续性。出于安全性的考虑,VRRP包使用加密协议进行加密。

VRRP的工作流程

  • VRRP初始化

路由器启动时,如果路由器的优先级是255最高优先级,路由器拥有路由器地址,要发送VRRP通告信息,并发送广播ARP信息通告路由器IP地址对应的MAC地址为路由虚拟MAC,设置通告信息定时器准备定时发送VRRP通告信息,会转为MASTER状态;否则会进入BACKUP状态,设置定时器检查定时检查是否有收到MASTER的通告信息。

  • Master主
  1. 设置VRRP定时通告定时器;
  2. 用VRRP虚拟MAC地址响应路由器IP地址的ARP请求包;
  3. 转发目的MAC是VRRP虚拟MAC的数据包;
  4. 如果是虚拟路由器IP拥有者,将接受目的地址是虚拟路由器IP的数据包,否则丢弃;
  5. 收到shutdown的事件时删除定时通告定时器,发送优先权级为0的通告包,转初始化状态;
  6. 如果定时通告定时器超时时,会发送VRRP通告信息;
  7. 收到VRRP通告信息时,如优先权为0,会发送VRRP通告信息;否则判断数据的优先级是否高于本机,或相等且实际IP地址大于本地实际IP,设置VRRP定时通告定时器,复位主机的超时定时器,转BACKUP状态;否则的话,丢弃该通告包;
  • Backup备
  1. 设置主机的超时定时器;
  2. 不能响应针对虚拟路由器IP的ARP请求信息;
  3. 丢弃所有目的MAC地址是虚拟路由器MAC地址的数据包;
  4. 不接受目的是虚拟路由器IP的所有数据包;
  5. 收到shutdown的事件时删除主机超时定时器,转初始化状态;
  6. 主机超时定时器超时的时候,会发送VRRP通告信息,广播ARP的地址信息,转MASTER状态;
  7. 收到VRRP通告信息时,如优先权为0,表示进入MASTER的选举;否则判断数据的优先级是否高于本机,如果高的话承认MASTER有效,复位主机的超时定时器;否则的话,丢弃该通告包;

ARP的查询处理

当内部主机通过ARP查询虚拟路由器的IP地址对应的MAC地址时,MASTER路由器回复的MAC地址为虚拟VRRP的MAC地址,不是实际网卡的MAC地址,这样在路由器切换时让内网机器觉察不到;而在路由器重新启动时,不能主动发送本机网卡的实际MAC地址。如果虚拟路由器开启的ARP代理功能,代理的ARP回应也回应VRRP虚拟的MAC地址。

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目前评论:75   其中:访客  14   博主  0

    • avatar 111 4

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      • avatar 萝卜树上 6

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        • avatar tiangudulang 3

          老师我今天做高可用集群,我们是把lvs当成路由,我的客户机能ping通lvs的二个网端,但是不能ping通二个服务器,二个服务器也是能ping通lvs的二个网端,但是ping不通客户机,我都是桥接,就是不通,lvs也做转发功能了,但是好像转发不出去看笔记视频好几次都不行

            • avatar Penn 9

              @tiangudulang 除了开启端口转发,还要设置两端服务器的路由走向,其中一个是客户端!可以通过指定gateway来实现,也可使用route命令添加临时路由表,我建议用前者,添加方便,并且一直有效!你试一下!

                • avatar tiangudulang 3

                  @Penn 我试过了第二个不管用,第一个也试过了还是不行

                    • avatar Penn 9

                      @tiangudulang 第二个route add default gw 192.168.1.1,第一个echo GATEWAY=192.168.1.1 >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 && service network restart。

                • avatar 护栏熊 6

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                  • avatar binbin2011 4

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                    • avatar 护栏熊 6

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                      • avatar treenewbee 5

                        杜老师 好评

                        • avatar ch275184095 4

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