KeepAlived

这也能行2026-03-12 9:13

一、核心理论 (Theory)

1. 高可用集群基础
  • 目标：解决单点故障 (SPoF)，提升系统可用性 (SLA)。
  • 公式：可用性 𝐴=𝑀𝑇𝐵𝐹/(𝑀𝑇𝐵𝐹+𝑀𝑇𝑇𝑅)A=MTBF/(MTBF+MTTR)。核心是降低平均修复时间 (MTTR)。
  • 实现机制：通过冗余机制（主/备 active/passive 或 双主 active/active）和心跳检测 (Heartbeat) 实现故障转移
2. VRRP 协议 (Virtual Router Redundancy Protocol)

Keepalived 的核心实现协议，用于解决静态网关单点风险。

关键术语：

VRID：虚拟路由器标识 (0-255)，同一组必须一致。

VIP：虚拟 IP，对外服务的地址。

VMAC：虚拟 MAC (格式：00-00-5e-00-01-VRID)。

Priority：优先级 (1-254)，值越大越优先成为 Master。

工作模式：

抢占式 (Preempt)：默认模式。高优先级节点恢复后，立即抢回 Master 角色（可能导致网络抖动）。

非抢占式 (Nopreempt)：高优先级节点恢复后，不抢回 Master，维持现状。配置要求：所有节点 state 必须设为 BACKUP。

延迟抢占：高优先级恢复后，等待指定时间 (preempt_delay) 再抢回。

通信方式：

多播 (Multicast)：默认方式，使用组播地址 (如 224.0.0.18)。

单播 (Unicast)：需配置 unicast_src_ip 和 unicast_peer，减少网络拥塞。注意 ：启用单播时不能开启 vrrp_strict 模式。

3. Keepalived 架构与功能

核心组件：VRRP Stack (心跳通告), Checkers (健康检测), IPVS Wrapper (生成负载均衡规则), System Call (脚本调用)。

主要功能：

基于 VRRP 实现 VIP 漂移。

为 LVS (IPVS) 集群提供高可用。

对后端 Real Server (RS) 进行健康状态检测。

支持自定义脚本监控任意服务 (如 Nginx, HAProxy)。

二、核心实验与部署 (Experiments)

1. 环境准备

时间同步：所有节点必须同步 (ntp/chrony)。

网络互通：关闭防火墙/SELinux，确保节点间通信。

安装：dnf install keepalived -y。

配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf。

Global_defs：全局配置 (邮件通知, router_id)。

VRRP_instance：定义虚拟路由器 (state, interface, priority, vip)。

Virtual_server：定义 LVS 集群 (可选)。

2. 实验场景详解

场景 A：主/备 (Master/Slave) 单主架构

配置要点：

Master: state MASTER, priority 100。

Backup: state BACKUP, priority 80。

两者 virtual_router_id 和 auth_pass 必须一致。
测试：停止 Master 的 keepalived 服务，观察 Backup 是否获取 VIP (ip addr)；重启 Master，观察是否发生抢占。

场景 B：非抢占模式 (Nopreempt)

目的：防止 VIP 频繁漂移。

配置要点：

所有节点 state 均设为 BACKUP。

添加 nopreempt 参数。

注释掉 vrrp_strict (否则可能无法启动)。

现象：原 Master 故障恢复后，即使优先级高，也不会抢回 VIP，直到当前 Master 也故障。

bash 复制代码 
#kA1中
[root@KA1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance WEB_VIP {
    state BACKUP			#非抢占模式互为backup
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    nopreempt				#启动非抢占模式
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.25.254.100/24 dev eth0 label eth0:0
    }
}
 
[root@KA1 ~]# systemctl stop keepalived.service
 
#KA2中
[root@KA2 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance WEB_VIP {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    nopreempt				#开启非抢占模式
    priority 80
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.25.254.100/24 dev eth0 label eth0:0
    }
}
[root@KA2 ~]# systemctl stop keepalived.service
 
#测试：
[root@KA1 ~]# systemctl start keepalived.service
[root@KA2 ~]# systemctl start keepalived.service
 
[root@KA1 ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.50  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.25.254.255
        inet6 fe80::3901:aeea:786a:7227  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:26:33:d9  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 18917  bytes 1546417 (1.4 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 34775  bytes 3349412 (3.1 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
eth0:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 0.0.0.0
        ether 00:0c:29:26:33:d9  txqueuelen 1000  (Ethernet)
 
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
 
[root@KA1 ~]# systemctl stop keepalived.service
 
[root@KA2 ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.60  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.25.254.255
        inet6 fe80::26df:35e5:539:56bc  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:1e:fd:7a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 22521  bytes 1553701 (1.4 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 18517  bytes 1535122 (1.4 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
eth0:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 0.0.0.0
        ether 00:0c:29:1e:fd:7a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
 
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 84  bytes 5128 (5.0 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 84  bytes 5128 (5.0 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
 
#开启KA1的服务ip不会被抢占到1中
[root@KA1 ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.50  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.25.254.255
        inet6 fe80::3901:aeea:786a:7227  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:26:33:d9  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 19102  bytes 1561277 (1.4 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 35034  bytes 3375682 (3.2 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
bash 复制代码 
#kA1中
[root@KA1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance WEB_VIP {
    state BACKUP			#非抢占模式互为backup
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    nopreempt				#启动非抢占模式
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.25.254.100/24 dev eth0 label eth0:0
    }
}
 
[root@KA1 ~]# systemctl stop keepalived.service
 
#KA2中
[root@KA2 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance WEB_VIP {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    nopreempt				#开启非抢占模式
    priority 80
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.25.254.100/24 dev eth0 label eth0:0
    }
}
[root@KA2 ~]# systemctl stop keepalived.service
 
#测试：
[root@KA1 ~]# systemctl start keepalived.service
[root@KA2 ~]# systemctl start keepalived.service
 
[root@KA1 ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.50  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.25.254.255
        inet6 fe80::3901:aeea:786a:7227  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:26:33:d9  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 18917  bytes 1546417 (1.4 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 34775  bytes 3349412 (3.1 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
eth0:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 0.0.0.0
        ether 00:0c:29:26:33:d9  txqueuelen 1000  (Ethernet)
 
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
 
[root@KA1 ~]# systemctl stop keepalived.service
 
[root@KA2 ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.60  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.25.254.255
        inet6 fe80::26df:35e5:539:56bc  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:1e:fd:7a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 22521  bytes 1553701 (1.4 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 18517  bytes 1535122 (1.4 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
eth0:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 0.0.0.0
        ether 00:0c:29:1e:fd:7a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
 
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 84  bytes 5128 (5.0 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 84  bytes 5128 (5.0 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
 
#开启KA1的服务ip不会被抢占到1中
[root@KA1 ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.25.254.50  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.25.254.255
        inet6 fe80::3901:aeea:786a:7227  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:26:33:d9  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 19102  bytes 1561277 (1.4 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 35034  bytes 3375682 (3.2 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 162  bytes 9028 (8.8 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

场景 C：双主架构 (Master/Master)

目的：充分利用两台服务器资源，互为备份。

配置思路：

定义两个 VRRP 实例 (例如 VI_1 和 VI_2)，对应两个 VIP (VIP1, VIP2)。

节点 1: VI_1 为 MASTER (高优先级), VI_2 为 BACKUP (低优先级)。

节点 2: VI_1 为 BACKUP (低优先级), VI_2 为 MASTER (高优先级)。

结果：节点 1 主导 VIP1，节点 2 主导 VIP2，任意一台故障，另一台接管所有 VIP。

场景 D：结合 LVS (IPVS) 实现负载均衡 高可用

配置结构：在 virtual_server 块中定义 VIP 和端口，以及后端 real_server。

健康检测：

TCP_CHECK: 检测端口连通性。

HTTP_GET: 检测 URL 返回状态码 (如 200)。

工作流程：Keepalived 监控 RS 状态，自动从 IPVS 表中剔除故障节点；若所有 RS 故障，流量转至 sorry_server。

LVS-DR 模式准备：后端 RS 需在 lo 接口绑定 VIP，并调整 ARP 参数 (arp_ignore=1, arp_announce=2)。

场景 E：自定义脚本监控 (VRRP Script)

目的：监控非标准服务 (如 HAProxy, Nginx 进程)，根据结果动态调整优先级。

配置步骤：

定义脚本 (vrrp_script): 设置脚本路径、执行间隔 (interval)、权重变化 (weight, 通常设为负数)、失败/成功次数 (fall/rise)。

调用脚本 (track_script): 在 vrrp_instance 中引用定义的脚本名。

逻辑：脚本返回非 0 (失败) -> 节点优先级降低 (Priority + weight) -> 若低于备用节点，则触发 VIP 漂移。

  1. 调试与排错

日志查看：

修改 /etc/sysconfig/keepalived 添加 -D -S 6 开启详细日志。

配置 rsyslog 将 local6 设施输出到 /var/log/keepalived.log。

抓包分析：使用 tcpdump 监听 VRRP 组播或单播包，观察 Advertisement 报文中的优先级和状态。

命令示例：tcpdump -i eth0 -nn host 224.0.0.18 (多播) 或指定单播 IP。

配置检查：keepalived -t -f /etc/keepalived/keepalived.conf 检查语法。

此总结涵盖了从 VRRP 原理到企业级双主、LVS 集成及脚本监控的核心实操内容。

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