keepalived 虚拟ip切换

简介

Keepalived

Keepalived 是运行在 lvs 之上，是一个用于做双机热备（HA）的软件，它的主要功能是实现真实机的故障隔离及负载均衡器间的失败切换，提高系统的可用性。

虚拟ip

虚IP，就是一个未分配给真实主机的IP，也就是说对外提供数据库服务器的主机除了有一个真实IP外还有一个虚IP，使用这两个 IP 中的任意一个都可以连接到这台主机，所有项目中数据库链接一项配置的都是这个虚IP，当服务器发生故障无法对外提供服务时，动态将这个虚IP切换到备用主机。这个切换的过程我们称之为IP漂移

其实现原理主要是靠 TCP/IP 的 ARP 协议。因为 IP 地址只是一个逻辑 地址，在以太网中 MAC 地址才是真正用来进行数据传输的物理地址，每台主机中都有一个 ARP缓存，存储同一个网络内的IP地址与 MAC 地址的对应关系，以太网中的主机发送数据时会先从这个缓存中查询目标 IP 对应的MAC地址，会向这个 MAC 地址发送数据。操作系统会自动维护这个缓存。这就是整个实现的关键。

我们可以通过 Keepalived 来实现这个过程。 Keepalived 是一个基于 VRRP 协议（Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议）来实现的LVS（负载均衡器）服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。

运行原理

keepalived 通过选举（看服务器设置的权重）挑选出一台热备服务器做 MASTER 机器，MASTER 机器会被分配到一个指定的虚拟 ip，外部程序可通过该 ip 访问这台服务器，如果这台服务器出现故障（断网，重启，或者本机器上的 keepalived crash 等），keepalived 会从其他的备份机器上重选（还是看服务器设置的权重）一台机器做 MASTER 并分配同样的虚拟 IP，充当前一台 MASTER 的角色。

选举策略

选举策略是根据 VRRP 协议，完全按照权重大小，权重最大（0～255）的是 MASTER 机器，下面几种情况会触发选举

1. keepalived 启动的时候
2. master 服务器出现故障（断网，重启，或者本机器上的 keepalived crash 等，而本机器上其他应用程序 crash 不算）
3. 有新的备份服务器加入且权重最大

keepalived 的配置文件说明

Keepalived 是运行在 lvs 之上, 它的主要功能是实现 RealServer(真实服务器)的故障隔离及 Director(负载均衡器)间的 FailOver(失败切换).

• keepalived 是 lvs 的扩展项目, 因此它们之间具备良好的兼容性
• 对 RealServer 的健康检查, 实现对失效机器 / 服务的故障隔离
• 负载均衡器之间的失败切换 failover

简单示例

节点1 ：10.10.201.102
节点2 ：10.10.201.103

这里我们将虚拟ip配置为 10.10.201.101

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens160
    virtual_router_id 50
    priority 101
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        10.10.201.101
    }
}

节点2

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens160
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        10.10.201.101
    }
}

启动节点1和2的keepalived

systemctl start keepalived.service

加入开机启动

systemctl enable keepalived.service

然后ping虚拟ip 10.10.201.101，正常ping通，配置ok。

登录节点1查看ip信息，这里只能用 ip addr show <网卡名> 来查看，执行以下命令：

ip addr show ens160

2: ens160: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:b7:63:c2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.10.201.102/23 brd 10.10.201.255 scope global ens160
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 10.10.201.101/32 scope global ens160
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::250:56ff:feb7:63c2/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到，多出来一条虚拟ip的记录。当node1的节点宕机或者keepalived挂了的时候，就会自动切换到节点2上面，可以在节点2看到这一条记录信息。

以上只是一个简单的测试示例，更多的功能，待后续试验。

参考地址

https://wsgzao.github.io/post/keepalived/
https://jpanj.com/2018/使用-keepalived-实现虚拟IP-IP漂移/