高可用技术之keepalived原理简单了解

Keepalived

工作原理

keepalived是以VRRP协议为实现基础的，VRRP全称Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议。
虚拟路由冗余协议，可以认为是实现路由器高可用的协议，即将N台提供相同功能的路由器组成一个路由器组，这个组里面有一个master和多个backup，master上面有一个对外提供服务的vip（该路由器所在局域网内其他机器的默认路由为该vip），master会发组播，当backup收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master。这样的话就可以保证路由器的高可用了。

TCP/IP四层模型

具体实现及ARP协议简单了解

在实际应用中，当我们想给目标主机发送消息时，需要首先通过DNS获取到目的主机的IP地址；但在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用该主机的硬件地址。但是怎么知道对方MAC地址呢？这就是ARP需要做的事，通过IP地址解析到对方的MAC地址。同时在每个主机上都设有一个ARP高速缓存，里面有本局域网上的各主机和路由器的IP地址对应硬件地址的列表，都是通过发送ARP报文解析到的

也就是说是通过更改ip对应的MAC地址 实现动态切换

在虚拟机上简单演示

**Ubuntu 16.04.3 LTS**

1.安装Keepalived

    apt-cache pkgnames | grep keepalived
    apt-get install keepalived

2.安装ntp服务 保证时间一致性

3.分别 查看网卡 并 绑定虚拟IP

ip a

## 编辑interfaces文件
auto ens33:0
iface ens33:0 inet static
address 192.168.232.100
netmask 255.255.255.0

4.查看虚拟ip 对应的MAC地址

ifconfig

##server1 ens33:0   Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0c:29:f2:58:16  inet addr:192.168.232.100

##server2 ens33:0   Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0c:29:8e:11:5e  inet addr:192.168.232.100

5.编辑keepalived

keepalived主要有三个模块，分别是core、check和vrrp。core模块为keepalived的核心，负责主进程的启动、维护以及全局配置文件的加载和解析。check负责健康检查，包括常见的各种检查方式。vrrp模块是来实现VRRP协议的。

##Master配置

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51 
    priority 103
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
       192.168.232.100
    }
}

##Slave配置
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 10
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
       192.168.232.100
    }
}

state 可以是MASTER或BACKUP，不过当其他节点keepalived启动时会将priority比较大的节点选举为MASTER，因此该项其实没有实质用途

interface 节点固有IP（非VIP）的网卡，用来发VRRP包

virtual_router_id 取值在0-255之间，用来区分多个instance的VRRP组播

priority 用来选举master的，要成为master，那么这个选项的值最好高于其他机器50个点，该项取值范围是1-255（在此范围之外会被识别成默认值100）

advert_int 发VRRP包的时间间隔，即多久进行一次master选举（可以认为是健康查检时间间隔）

authentication 认证区域，认证类型有PASS和HA（IPSEC），推荐使用PASS（密码只识别前8位）

virtual_ipaddress 虚拟ip

6.启动Keepalived服务 并查看系统日志

tail -f syslog

Master状态

ubuntu Keepalived_vrrp[3892]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
ubuntu Keepalived_vrrp[3892]: VRRP_Instance(VI_1) Received lower prio advert, forcing new election
ubuntu Keepalived_vrrp[3892]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE

Slave状态

Keepalived_vrrp[4139]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE

7.在Slave上传使用tcpdump查看arp广播

tcpdump vrrp

IP 192.168.232.103 > vrrp.mcast.net: VRRPv2, Advertisement, vrid 51, prio 103, authtype simple, intvl 1s, length 20

8.在另外一台Server上 ping 虚拟ip

ping 192.168.232.100

root@ubuntu:/home/guolin# arp
Address HWtype  HWaddress Flags Mask Iface
192.168.232.100          ether   00:0c:29:8e:11:5e   C                     ens38

可以看到MAC地址是 00:0c:29:8e:11:5e

9.停止掉Master服务

通过查看日志可以看到 Slave转成Master状态了

ubuntu Keepalived_vrrp[4139]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jan 28 17:44:36 ubuntu Keepalived_vrrp[4139]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE

10.再次在另外一台Server 上ping 虚拟ip

ping 192.168.232.100
PING 192.168.232.100 (192.168.232.100) 56(84) bytes of data.

arp
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
192.168.232.100          ether   00:0c:29:f2:58:16   C                     ens38

可以看到MAC地址已经变成了 00:0c:29:f2:58:16