1介紹

Keepalived是linux下一個輕量級的高可用解決方案，與HeartBeat，RoseHA實現(xiàn)的功能類似，但是還是有差別。HeartBeat是一個專業(yè)的功能完善的高可用軟件，它提供了HA軟件所需的基本功能，比如心跳檢測，資源接管，檢測集群系統(tǒng)服務(wù)，功能很強大，但是部署和使用比較麻煩。Keepalived主要通過虛擬路由冗余來實現(xiàn)高可用，部署配置比較簡單。

2 Keepalived是什么

1. Keepalived起初是為lvs設(shè)計的，專門用來檢測集群系統(tǒng)中各個系統(tǒng)服務(wù)節(jié)點中的狀態(tài)。

Keepalived檢測節(jié)點，當(dāng)檢測到異常節(jié)點的時候，將有問題的節(jié)點從服務(wù)器中剔除，當(dāng)故障節(jié)點恢復(fù)后，Keepalived又可以將服務(wù)節(jié)點重新加入到服務(wù)器集群中。

2. Keepalived加入VRRP功能，VRRP（虛擬路由器冗余協(xié)議）可以解決靜態(tài)路由出現(xiàn)的單點故障。可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不間斷運行。

3 VRRP協(xié)議與工作原理（keepalived的高可用原理）

解決單點瓶頸~~~~~~VRRP他是一種主備模式的協(xié)議，它可以在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的時候透明的進(jìn)行設(shè)備切換而不會影響主機之間的通信，涉及物理路由器和虛擬路由器的概念。

VRRP可以將兩臺或者多臺物理路由器設(shè)備虛擬成一個虛擬路由器，這個虛擬路由器可以通過虛擬一個或者多個ip來對外提供服務(wù)，而在虛擬路由器內(nèi)部是多個物理路由器協(xié)調(diào)工作，

但同一時間只有一臺物理路由器對外服務(wù)，這臺物理路由器稱為主路由，master角色。其他物理路由器不提供對外網(wǎng)絡(luò)功能，只是僅僅接受master的VRRP狀態(tài)信息，他們被稱為備份路由器，backuo角色。

一般情況master由選舉產(chǎn)生，當(dāng)主路由失敗時，備份路由將重新選舉，產(chǎn)生一個新的主路由進(jìn)入master角色來繼續(xù)對外提供服務(wù)，整個過程對用戶完全透明。

每個虛擬路由器有一個唯一標(biāo)識，叫做VRID,一個VRID和一組IP地址構(gòu)成一個虛擬路由器。處于backup角色的路由器只接收來自master發(fā)來的報文信息，來監(jiān)控master的運行狀態(tài)，當(dāng)master不可以時，backup無法接收到master發(fā)來的報文信息，

就認(rèn)定master出現(xiàn)故障，接著就會選舉產(chǎn)生master，這樣保證服務(wù)持續(xù)可用。

 4 keepalived對服務(wù)器運行狀態(tài)檢測和監(jiān)控的工作原理

 Keepalived工作在tcp/ip模型的第三第四第五層，也就是，網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，應(yīng)用層。

1網(wǎng)絡(luò)層中

有4個重要協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP，控制報文協(xié)議icmp，地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP，以及反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP.,在網(wǎng)絡(luò)層，它采用ICMP協(xié)議像服務(wù)器集群中的每個節(jié)點發(fā)送一個icmp包，如果某個接地單沒有返回響應(yīng)的包，就認(rèn)為節(jié)點除了故障，，報告節(jié)點，并且將節(jié)點從集群中剔除。

2傳輸層：

有兩個重要協(xié)議，傳輸控制協(xié)議tcp和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議udp。

tcp提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，keepalived在傳輸層就是利用tcp協(xié)議的端口連接，和掃描技術(shù)來判斷集群節(jié)點是否正常。比如web的80，ssh的22端口，keepalived一旦在傳輸層探測到這些端口沒有數(shù)據(jù)包返回，就認(rèn)為這些端口發(fā)生異常，強制將這些端口對應(yīng)的節(jié)點從集群中剔除。

3應(yīng)用層

可以在應(yīng)用層運行ftp,telnet,Smtp，DNS等不同類型的高級協(xié)議，用戶可以自定義Keepalived的工作方式，如：用戶通過自定義腳本程序來運行Keepalived,而Keeplived將根據(jù)用戶的設(shè)定來檢查各種程序或者服務(wù)是否正常，如果檢測異常，將對應(yīng)的節(jié)點從集群中剔除。

5Keepalived的體系結(jié)構(gòu)

Keepalived體系結(jié)構(gòu)圖
包含兩部分1,用戶空間層，和內(nèi)核空間層
先說內(nèi)核空間層：
位于最底層，包含兩個模塊IPVS和NETLINK兩個模塊.其中IPVS模塊是第三方模塊，主要是和負(fù)載均衡集群有關(guān)
IPVS默認(rèn)包含在LVS中。
NETLINK模塊主要來實現(xiàn)一些高級路由框架，和一些相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)功能，完成用戶空間層Netlink Reflector模塊發(fā)來的各種網(wǎng)絡(luò)請求
用戶空間層：
4個部分
Scheduler I/O Multiplexer.---負(fù)責(zé)安排Keepalived內(nèi)部的所有任務(wù)請求。
Memory Management -----是一個內(nèi)存管理機制，提供了訪問內(nèi)存的一些方法。
control Plane-------Keepalived的控制面板，可以實現(xiàn)對配置文件進(jìn)行編譯和解析，Keepalived的配置文件解析比較特殊，它并不是一次解析所有模塊的配置，只是在用到的時候才解析相應(yīng)配置。
Core components------是Keepalived的核心組件，包含一系列的功能模塊，主要有，
watchDog,----原理是針對被監(jiān)視的目標(biāo)設(shè)置一個計數(shù)器和一個閾值，WatchDog會自己增加計數(shù)值，然后等待被監(jiān)視的機器周期性的重置該計數(shù)值，一旦監(jiān)控目標(biāo)發(fā)生錯誤，就會無法重置此計數(shù)值，watchDog就會檢測到，采取回復(fù)措施
Keepalived就是通過watchDog的運行機制來監(jiān)控Checker和VRRP進(jìn)程的。

Checkers,實現(xiàn)對服務(wù)器狀態(tài)的檢測和故障隔離。

VRRP Stack,可以實現(xiàn)HA(高可用)集群中失敗的切換功能。通過此功能然后結(jié)合LVS可以構(gòu)建高性能的負(fù)載均衡集群系統(tǒng)。

IPVS wrapper,可以將設(shè)置好的IPVS規(guī)則發(fā)送到內(nèi)核空間并且提交給IPVS模塊，最終實現(xiàn)負(fù)載均衡的功能。
Netlink Reflector-----用來實現(xiàn)高可用集群中Failover時虛擬IP的設(shè)置和切換。Netlink Reflector的所有請求最后都發(fā)送到內(nèi)核空間層的NETLINK模塊來完成

結(jié)構(gòu)圖：