keepalived高可用与负载均衡笔记

一、Keepalived概述

1.1 什么是Keepalived

Keepalived是一个用C语言编写的开源软件，主要用于实现高可用和负载均衡。它通过VRRP（虚拟路由冗余协议）协议实现服务器故障时的IP地址漂移，从而保证服务的连续性。

1.2 Keepalived的核心功能

功能	说明
高可用（HA）	通过VRRP实现主备切换，保证服务不中断
健康检查	定期检测后端服务器状态，自动剔除故障节点
负载均衡（LVS）	与LVS集成，实现四层负载均衡
故障通知	支持自定义脚本，实现故障告警

1.3 Keepalived vs Nginx负载均衡

特性	Keepalived + LVS	Nginx
工作层级	四层（传输层）	七层（应用层）
性能	极高，接近硬件负载均衡	较高，但有七层处理开销
功能	相对简单	功能丰富，支持URL路由、缓存等
配置复杂度	较低	中等
适用场景	高性能TCP/UDP负载均衡	Web应用、API网关

注意：Keepalived通常与Nginx配合使用------Keepalived提供高可用（VIP漂移），Nginx提供七层负载均衡。

二、Keepalived工作原理

2.1 VRRP协议简介

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种容错协议，将多台路由器虚拟成一个虚拟路由器，通过竞选机制确定主路由器，其他作为备份。

2.2 VRRP工作机制

优先级竞选：优先级最高的设备成为Master
心跳检测：Master定期发送VRRP通告报文
故障切换：Backup在超时后未收到通告，自动接管VIP
抢占模式：高优先级设备恢复后可自动抢占Master角色

2.3 Keepalived进程架构

text

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Keepalived
├── Watchdog（看门狗）
│   └── 监控子进程状态
├── Master进程
│   └── 负责VRRP协议处理
└── Healthcheck进程
    └── 负责后端服务健康检查

三、Keepalived安装

3.1 环境准备

bash

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# 环境规划（示例）
主服务器: 192.168.1.101
备服务器: 192.168.1.102
虚拟IP:   192.168.1.100

# 确保服务器时间同步
ntpdate ntp.aliyun.com

# 关闭防火墙或开放VRRP协议（IP协议号112）
# 方式1：关闭防火墙（仅测试环境）
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 方式2：开放VRRP（生产环境推荐）
firewall-cmd --permanent --add-rich-rule='rule protocol value="vrrp" accept'
firewall-cmd --reload

3.2 安装Keepalived

bash

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# Ubuntu/Debian
apt-get update
apt-get install -y keepalived

# CentOS/RHEL
yum install -y keepalived

# 验证安装
keepalived -v

# 设置开机自启
systemctl enable keepalived

四、基础高可用配置

4.1 主服务器配置

bash

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# /etc/keepalived/keepalived.conf
vim /etc/keepalived/keepalived.conf

ini

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! Configuration File for keepalived

global_defs {
    # 路由器标识，同一集群内唯一
    router_id LVS_MASTER
    
    # 启用脚本检查
    enable_script_security
    
    # 脚本执行用户
    script_user root
}

# VRRP实例配置
vrrp_instance VI_1 {
    # 角色：MASTER（主服务器）
    state MASTER
    
    # 网卡接口（根据实际修改）
    interface eth0
    
    # 虚拟路由ID，同一集群内一致（1-255）
    virtual_router_id 51
    
    # 优先级（主服务器设置更高）
    priority 100
    
    # VRRP通告间隔（秒）
    advert_int 1
    
    # 认证配置
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    
    # 虚拟IP地址
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0
        192.168.1.101/24 dev eth0  # 可配置多个VIP
    }
    
    # 抢占模式（默认开启）
    preempt
    
    # 延迟抢占时间（秒）
    preempt_delay 5
    
    # 通知脚本
    notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
    notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}

4.2 备服务器配置

ini

复制代码

! Configuration File for keepalived

global_defs {
    router_id LVS_BACKUP
    enable_script_security
    script_user root
}

vrrp_instance VI_1 {
    # 角色：BACKUP（备服务器）
    state BACKUP
    
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90          # 优先级低于主服务器
    advert_int 1
    
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0
    }
    
    # 抢占模式（备服务器通常开启，但可关闭）
    preempt
    
    # 通知脚本
    notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
    notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault"
}

4.3 通知脚本

bash

复制代码

# /etc/keepalived/notify.sh
#!/bin/bash

# 状态变化通知脚本
# 参数: $1 - 状态 (master/backup/fault)

case "$1" in
    master)
        echo "$(date): 成为MASTER节点" >> /var/log/keepalived.log
        # 可在此添加业务操作，如启动服务、发送告警等
        ;;
    backup)
        echo "$(date): 成为BACKUP节点" >> /var/log/keepalived.log
        ;;
    fault)
        echo "$(date): 节点故障" >> /var/log/keepalived.log
        ;;
    *)
        echo "$(date): 未知状态" >> /var/log/keepalived.log
        ;;
esac

# 发送告警（可选）
# curl -X POST https://your-alert-api/alert -d "status=$1"

bash

复制代码

chmod +x /etc/keepalived/notify.sh

4.4 启动与验证

bash

复制代码

# 启动Keepalived
systemctl start keepalived

# 查看状态
systemctl status keepalived

# 查看VIP
ip addr show eth0
# 应看到192.168.1.100/24

# 查看Keepalived日志
tail -f /var/log/messages | grep Keepalived

# 测试故障切换
# 在主服务器上停止Keepalived
systemctl stop keepalived

# 在备服务器上查看VIP是否漂移
ip addr show eth0