keepalive简单入门

解决了任务分发问题，那么我们可以考虑下一个问题了，机器故障怎么办。首先考虑realsserver故障，我们怎么实时发现rs(realserver)的状态，当检测rs到故障后调度器怎么修改调度规则。然后是考虑dr(director)故障，这就是大问题了一旦故障整个后端服务就全部不可用了，这里我称这种节点为单点。原本的设计由于故障导致漏洞百出，有人就引入了一个软件keepalived，帮助lvs解决了单点问题，同时还提供了后端rs故障发现和处理机制。
# 目录
高可用
keepalived
双主模型的实践
多端口统一调度

# 高可用
这里dr一直可以就成为高可用，仔细的考虑dr的特点，一是负责调度规则管理，二对外网提供访问接口，这个访问接口一般是一个ip。
这里引入一个概念，也是一个常识，服务可用率A=MTBF/（MTBF+MTTR）
MTBF #平均无故障时间，也就是服务器正常提供服务的时间
MTTR #平均故障时间，服务器处于故障和维护的时间

提高A的方法有两种一种是在保证MTTP不变的情况下增大MBTF，这种方法常常是硬件级的提高方法，我们可以使用更贵的服务器，并且服务器每个硬件都有一个冗余处于热备。这种方法需要硬件设计商介入，那么就意味着成本会非常高，因为真正正在使用调度器数量很少，不能通过量产来平摊设计费用，那么只能承担硬件设计的高费用。这一种方法显然不太靠谱。

还有就是减MTTR，这种方法首先我们要承认一个前提——我们允许机器故障，减小故障和维护时间那么就有一个方案，就是准备一个和正在运行dr服务器一样的服务器，时时等着dr挂掉立即顶替。既然是顶替那么就会有问题，怎么判断dr挂掉了，让dr实时向备用服务器发送心跳信息，备用服务器一旦收不到心跳信息，立即顶替。

备用dr服务器（backup）怎么顶替dr（master），顶替dr意味着备用服务器要提供dr的全部功能，并且要继承dr的提供的外网访问接口。dr的功能好提供，只要backup服务器运行和master一样服务提供同样的配置文件就可以了。下一项怎么继承dr的外网访问接口，这里我们使用vrrp（虚拟路由协议）

vrrp，是多个硬件使用一个ip信息，其实同时只有一个设备可以使用ip。这个协议的功能就是让ip一直可用，一次工作流程。正常情况master硬件占有ip，并且不停向backup设备发送心跳信息，当master故障backup收不到心跳信息，backup就会发送arp报文问ip的mac地址是多少，然后自己回答ip的mac是自己的mac，这样路由就会收到arp信息更新路由表。这样就把ip抢过来了。

# keepalived
keepalived可以说是为lvs量身定制的高可用软件，之所以这样说是因为它主要有两个核心模块构成如下图





其中vrrp Stack主要是为了实现vrrp功能；Checkers是为了实现监控后端服务器状态的的模块，当后端服务器故障可以实时更改lvs规则，不再向故障的后端服务器调度请求。

### keepalived配置文件的结构
GLOBAL CONFIGURATION
Global definitions
Static routes/addresses
VRRPD CONFIGURATION
VRRP synchronization group(s) #vrrp同步组；
VRRP instance(s) #每个vrrp instance即一个vrrp路由器；
LVS CONFIGURATION
Virtual server group(s)
Virtual server(s) #ipvs集群的vs和rs；

### 配置虚拟路由器：
vrrp_instance <STRING> {
....
}
state MASTER|BACKUP：当前节点在此虚拟路由器上的初始状态；只能有一个是MASTER，余下的都应该为BACKUP；
interface IFACE_NAME：绑定为当前虚拟路由器使用的物理接口；
virtual_router_id VRID：当前虚拟路由器的惟一标识，范围是0-255；
priority 100：当前主机在此虚拟路径器中的优先级；范围1-254；
advert_int 1：vrrp通告的时间间隔；
authentication {
auth_type AH|PASS
auth_pass <PASSWORD>
}

### 虚拟服务器：
virtual_server IP port |
virtual_server fwmark int
{
...
real_server {
...
}
...
}

常用参数：
delay_loop <INT>：服务轮询的时间间隔；
lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh：定义调度方法；
lb_kind NAT|DR|TUN：集群的类型；
persistence_timeout <INT>：持久连接时长；
protocol TCP：服务协议，仅支持TCP；
sorry_server <IPADDR> <PORT>：备用服务器地址；
real_server <IPADDR> <PORT>
{
weight <INT>
notify_up <STRING>|<QUOTED-STRING>
notify_down <STRING>|<QUOTED-STRING>
HTTP_GET|SSL_GET|TCP_CHECK|SMTP_CHECK|MISC_CHECK { ... }：定义当前主机的健康状态检测方法；
}

HTTP_GET|SSL_GET：应用层检测

HTTP_GET|SSL_GET {
url {
path <URL_PATH>：定义要监控的URL；
status_code <INT>：判断上述检测机制为健康状态的响应码；
digest <STRING>：判断上述检测机制为健康状态的响应的内容的校验码；
}
nb_get_retry <INT>：重试次数；
delay_before_retry <INT>：重试之前的延迟时长；
connect_ip <IP ADDRESS>：向当前RS的哪个IP地址发起健康状态检测请求
connect_port <PORT>：向当前RS的哪个PORT发起健康状态检测请求
bindto <IP ADDRESS>：发出健康状态检测请求时使用的源地址；
bind_port <PORT>：发出健康状态检测请求时使用的源端口；
connect_timeout <INTEGER>：连接请求的超时时长；
}

TCP_CHECK {
connect_ip <IP ADDRESS>：向当前RS的哪个IP地址发起健康状态检测请求
connect_port <PORT>：向当前RS的哪个PORT发起健康状态检测请求
bindto <IP ADDRESS>：发出健康状态检测请求时使用的源地址；
bind_port <PORT>：发出健康状态检测请求时使用的源端口；
connect_timeout <INTEGER>：连接请求的超时时长；
}

# 双主模型的实践




这里我使用lvs的dr模型

### dr1和dr2的设置命令
两台主机keepalived的配置只有很少的一点不同，不同的时候我会标出，这里以dr1的为例

yum -y install keepalived httpd ipvsadm #安装keepalived、httpd和ipvsadm，ipvsadm非必须的，是为了方便我们查看lvs的规则

vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs { #全局配置
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from keepalived@localhost
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id node1
vrrp_mcast_group4 224.0.29.29
}
vrrp_instance VI_1 { #第一个虚拟网络配置
#dr2的配置，state BACKUP
state MASTER
interface eno16777736
virtual_router_id 51
#dr2的配置，priority 90
priority 100
authentication {
auth_type PASS
auth_pass oldking1
}
virtual_ipaddress {
172.16.29.3/16 dev eno16777736 label eno16777736:0
}
}
#第二个虚拟网络的配置
vrrp_instance VI_2 {
#dr2的配置，state MASTER
state BACKUP
interface eno16777736
virtual_router_id 52
#dr2的配置，priority 100
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass oldking2
}
virtual_ipaddress {
172.16.29.4/16 dev eno16777736 label eno16777736:1
}
}
virtual_server 172.16.29.3 80 { #第一个虚拟网络对应的服务配置
delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.0.0
protocol TCP
sorry_server 127.0.0.1 80
real_server 172.16.29.1 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 1
nb_get_retry 1
delay_before_retry 1
}
}
real_server 172.16.29.2 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 1
nb_get_retry 1
delay_before_retry 1
}
}
}
virtual_server 172.16.29.4 80 { #第二个虚拟网络对应的服务配置
delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.0.0
protocol TCP
sorry_server 127.0.0.1 80
real_server 172.16.29.1 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 1
nb_get_retry 1
delay_before_retry 1
}
}
real_server 172.16.29.2 80 {
weight 1
HTTP_GET {
url {
path /
status_code 200
}
connect_timeout 1
nb_get_retry 1
delay_before_retry 1
}
}
}
echo '<h1>dr1</h1>' > /var/www/html/index.html #提供网页文件，rs2的话，执行echo '<h1>dr2</h1>' > /var/www/html/index.html
systemctl start keepalived.service
systemctl start httpd.service

### rs1和rs2服务器的配置

yum install httpd -y
vim setrs.sh #一键配置dr脚步
#!/bin/bash
#
vip=172.16.29.3
vip1=172.16.29.4
mask='255.255.255.255'
case $1 in
start)
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
ifconfig lo:0 $vip netmask $mask broadcast $vip up
route add -host $vip dev lo:0
ifconfig lo:1 $vip1 netmask $mask broadcast $vip1 up
route add -host $vip1 dev lo:1
;;
stop)
ifconfig lo:0 down
ifconfig lo:1 down
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
;;
*)
echo "Usage $(basename $0) start|stop"
exit 1
;;
esac
bash -x setrs.sh
echo '<h1>rs1</h1>' > /var/www/html/index.html #提供网页文件，rs2的话，执行echo '<h1>rs2</h1>' > /var/www/html/index.html
systemctl start httpd.service

# 多端口统一调度
首先使用iptables给某几个端口的服务打上同一个标签，大标签的命令

iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth2 -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 20
iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth2 -p tcp --dport 443 -j MARK --set-mark 20

然后再编辑keepalived配置文件

#这里不使用ip加port直接使用如下配置
virtual_server fwmark 20 {
...
}

# nginx的双主模型
架构图和lvs双主模型的一模一样，只是把代理服务器更替为nginx

yum install nginx keepalived
vim /etc/nginx/nginx.conf
#在全局配置段添加如下内容
upstream web {
server 172.16.29.1:80;
server 172.16.29.2:80;
}
#在server段更改location的配置如下
location / {
proxy_pass http://web; }

vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
notification_email {
root@localhost
}
notification_email_from keepalived@localhost
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id node1
vrrp_mcast_group4 224.0.29.29
#这个脚本是为了维护后端服务器时使用的
vrrp_script chk_down {
script "[[ -f /etc/nginx/down ]] && exit 1 || exit 0"
interval 1
weight  -5
}
#这个脚本是为了检测代理服务器Nginx的状态
vrrp_script chk_nginx {
script "killall -0 nginx && exit 0 || exit 1"
interval 1
weight -20
}
}
#第一个虚拟网络配置
vrrp_instance VI_1 {
#dr2的配置，state BACKUP
state MASTER
interface eno16777736
virtual_router_id 51
#dr2的配置，priority 90
priority 100
authentication {
auth_type PASS
auth_pass oldking1
}
virtual_ipaddress {
172.16.29.3/16 dev eno16777736 label eno16777736:0
}
}
#第二个虚拟网络的配置
vrrp_instance VI_2 {
#dr2的配置，state MASTER
state BACKUP
interface eno16777736
virtual_router_id 52
#dr2的配置，priority 100
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass oldking2
}
virtual_ipaddress {
172.16.29.4/16 dev eno16777736 label eno16777736:1
}
}
#调用chk_down和chk_nginx的运行
track_script {
chk_down
chk_nginx
}
}

# 总结
keepalived的是很基本的服务，是我们使用最多的高可用服务，因为它足够轻量级并且可定制性很高，我们可以是keepalived调用我们定义的python脚步实现高级功能，拿高可用nginx服务为例子，备用节点的Nginx服务一直运行着，当主服务器故障，直接获取主服务器的ip，并且向缓存服务器加载session就好了。