公司內部 OA 系統要做線上高可用，避免單點故障，所以計劃使用2臺虛擬機器通過 Keepalived 工具來實現 nginx 的高可用（High Avaiability），達到一臺nginx入口伺服器當機，另一臺備機自動接管服務的效果。（nginx做反向代理，實現後端應用伺服器的負載均衡）快速搭建請直接跳至 第2節。

1. Keepalived介紹

Keepalived是一個基於VRRP協議來實現的服務高可用方案，可以利用其來避免IP單點故障，類似的工具還有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不會單獨出現，而是與其它負載均衡技術（如lvs、haproxy、nginx）一起工作來達到叢集的高可用。

1.1 VRRP協議

VRRP全稱 Virtual Router Redundancy Protocol，即虛擬路由冗餘協議。可以認為它是實現路由器高可用的容錯協議，即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組(Router Group)，這個組裡面有一個master和多個backup，但在外界看來就像一臺一樣，構成虛擬路由器，擁有一個虛擬IP（vip，也就是路由器所在區域網內其他機器的預設路由），佔有這個IP的master實際負責ARP相應和轉發IP資料包，組中的其它路由器作為備份的角色處於待命狀態。master會發組播訊息，當backup在超時時間內收不到vrrp包時就認為master宕掉了，這時就需要根據VRRP的優先順序來選舉一個backup當master，保證路由器的高可用。

在VRRP協議實現裡，虛擬路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作為虛擬MAC地址，XX就是唯一的 VRID （Virtual Router IDentifier），這個地址同一時間只有一個物理路由器佔用。在虛擬路由器裡面的物理路由器組裡面通過多播IP地址 224.0.0.18 來定時傳送通告訊息。每個Router都有一個 1-255 之間的優先順序別，級別最高的（highest priority）將成為主控（master）路由器。通過降低master的優先權可以讓處於backup狀態的路由器搶佔（pro-empt）主路由器的狀態，兩個backup優先順序相同的IP地址較大者為master，接管虛擬IP。

與heartbeat/corosync等比較

直接摘抄自 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/89227.htm ：

Heartbeat、Corosync、Keepalived這三個叢集元件我們到底選哪個好，首先我想說明的是，Heartbeat、Corosync是屬於同一型別，Keepalived與Heartbeat、Corosync，根本不是同一型別的。Keepalived使用的vrrp協議方式，虛擬路由冗餘協議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP)；Heartbeat或Corosync是基於主機或網路服務的高可用方式；簡單的說就是，Keepalived的目的是模擬路由器的高可用，Heartbeat或Corosync的目的是實現Service的高可用。

所以一般Keepalived是實現前端高可用，常用的前端高可用的組合有，就是我們常見的LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAproxy+Keepalived。而Heartbeat或Corosync是實現服務的高可用，常見的組合有Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+Httpd 實現Web伺服器的高可用、Heartbeat v3(Corosync)+Pacemaker+NFS+MySQL 實現MySQL伺服器的高可用。總結一下，Keepalived中實現輕量級的高可用，一般用於前端高可用，且不需要共享儲存，一般常用於兩個節點的高可用。而Heartbeat(或Corosync)一般用於服務的高可用，且需要共享儲存，一般用於多節點的高可用。這個問題我們說明白了。

又有博友會問了，那heartbaet與corosync我們又應該選擇哪個好啊，我想說我們一般用corosync，因為corosync的執行機制更優於heartbeat，就連從heartbeat分離出來的pacemaker都說在以後的開發當中更傾向於corosync，所以現在corosync+pacemaker是最佳組合。

1.2 Keepalived + nginx

keepalived可以認為是VRRP協議在Linux上的實現，主要有三個模組，分別是core、check和vrrp。core模組為keepalived的核心，負責主程式的啟動、維護以及全域性配置檔案的載入和解析。check負責健康檢查，包括常見的各種檢查方式。vrrp模組是來實現VRRP協議的。本文基於如下的拓撲圖：

                   +-------------+
                   |    uplink   |
                   +-------------+
                          |
                          +
    MASTER            keep|alived         BACKUP
172.29.88.224      172.29.88.222      172.29.88.225
+-------------+    +-------------+    +-------------+
|   nginx01   |----|  virtualIP  |----|   nginx02   |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
                          |
       +------------------+------------------+
       |                  |                  |
+-------------+    +-------------+    +-------------+
|    web01    |    |    web02    |    |    web03    |
+-------------+    +-------------+    +-------------+

2. keepalived實現nginx高可用

2.1安裝

我的環境是CentOS 6.2 X86_64，直接通過yum方式安裝最簡單：

# yum install -y keepalived
# keepalived -v
Keepalived v1.2.13 (03/19,2015)

2.2 nginx監控指令碼

該指令碼檢測ngnix的執行狀態，並在nginx程式不存在時嘗試重新啟動ngnix，如果啟動失敗則停止keepalived，準備讓其它機器接管。

/etc/keepalived/check_nginx.sh ：

#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
    /usr/local/bin/nginx
    sleep 2
    counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
    if [ "${counter}" = "0" ]; then
        /etc/init.d/keepalived stop
    fi
fi

你也可以根據自己的業務需求，總結出在什麼情形下關閉keepalived，如 curl 主頁連續2個5s沒有響應則切換：

#!/bin/bash
# curl -IL http://localhost/member/login.htm
# curl --data "memberName=fengkan&password=22" http://localhost/member/login.htm
count = 0
for (( k=0; k<2; k++ )) 
do 
    check_code=$( curl --connect-timeout 3 -sL -w "%{http_code}\\n" http://localhost/login.html -o /dev/null )
    if [ "$check_code" != "200" ]; then
        count = count +1
        continue
    else
        count = 0
        break
    fi
done
if [ "$count" != "0" ]; then
#   /etc/init.d/keepalived stop
    exit 1
else
    exit 0
fi

2.3 keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    notification_email {
        zhouxiao@example.com
        itsection@example.com
    }
    notification_email_from itsection@example.com
    smtp_server mail.example.com
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx {
#    script "killall -0 nginx"
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" 
    interval 2 
    weight -5 
    fall 3  
    rise 2 
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    mcast_src_ip 172.29.88.224
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        172.29.88.222
    }
    track_script {
       chk_nginx 
    }
}

在其它備機BACKUP上，只需要改變 state MASTER -> state BACKUP，priority 101 -> priority 100，mcast_src_ip 172.29.88.224 -> mcast_src_ip 172.29.88.225即可。

service keepalived restart

2.4 配置選項說明

global_defs

• notification_email ： keepalived在發生諸如切換操作時需要傳送email通知地址，後面的 smtp_server 相比也都知道是郵件伺服器地址。也可以通過其它方式報警，畢竟郵件不是實時通知的。
• router_id ： 機器標識，通常可設為hostname。故障發生時，郵件通知會用到

vrrp_instance

• state ： 指定instance(Initial)的初始狀態，就是說在配置好後，這臺伺服器的初始狀態就是這裡指定的，但這裡指定的不算，還是得要通過競選通過優先順序來確定。如果這裡設定為MASTER，但如若他的優先順序不及另外一臺，那麼這臺在傳送通告時，會傳送自己的優先順序，另外一臺發現優先順序不如自己的高，那麼他會就回搶佔為MASTER
• interface ： 例項繫結的網路卡，因為在配置虛擬IP的時候必須是在已有的網路卡上新增的
• mcast_src_ip ： 傳送多播資料包時的源IP地址，這裡注意了，這裡實際上就是在那個地址上傳送VRRP通告，這個非常重要，一定要選擇穩定的網路卡埠來傳送，這裡相當於heartbeat的心跳埠，如果沒有設定那麼就用預設的繫結的網路卡的IP，也就是interface指定的IP地址
• virtual_router_id ： 這裡設定VRID，這裡非常重要，相同的VRID為一個組，他將決定多播的MAC地址
• priority ： 設定本節點的優先順序，優先順序高的為master
• advert_int ： 檢查間隔，預設為1秒。這就是VRRP的定時器，MASTER每隔這樣一個時間間隔，就會傳送一個advertisement報文以通知組內其他路由器自己工作正常
• authentication ： 定義認證方式和密碼，主從必須一樣
• virtual_ipaddress ： 這裡設定的就是VIP，也就是虛擬IP地址，他隨著state的變化而增加刪除，當state為master的時候就新增，當state為backup的時候刪除，這裡主要是有優先順序來決定的，和state設定的值沒有多大關係，這裡可以設定多個IP地址
• track_script ： 引用VRRP指令碼，即在 vrrp_script 部分指定的名字。定期執行它們來改變優先順序，並最終引發主備切換。

vrrp_script
告訴 keepalived 在什麼情況下切換，所以尤為重要。可以有多個 vrrp_script

• script ： 自己寫的檢測指令碼。也可以是一行命令如killall -0 nginx
• interval 2 ： 每2s檢測一次
• weight -5 ： 檢測失敗（指令碼返回非0）則優先順序 -5
• fall 2 ： 檢測連續 2 次失敗才算確定是真失敗。會用weight減少優先順序（1-255之間）
• rise 1 ： 檢測 1 次成功就算成功。但不修改優先順序

這裡要提示一下script一般有2種寫法：

1. 通過指令碼執行的返回結果，改變優先順序，keepalived繼續傳送通告訊息，backup比較優先順序再決定
2. 指令碼里面檢測到異常，直接關閉keepalived程式，backup機器接收不到advertisement會搶佔IP

上文 vrrp_script 配置部分，killall -0 nginx屬於第1種情況，/etc/keepalived/check_nginx.sh屬於第2種情況（指令碼中關閉keepalived）。個人更傾向於通過shell指令碼判斷，但有異常時exit 1，正常退出exit 0，然後keepalived根據動態調整的 vrrp_instance 優先順序選舉決定是否搶佔VIP：

• 如果指令碼執行結果為0，並且weight配置的值大於0，則優先順序相應的增加
• 如果指令碼執行結果非0，並且weight配置的值小於0，則優先順序相應的減少

其他情況，原本配置的優先順序不變，即配置檔案中priority對應的值。

提示：

1. 優先順序不會不斷的提高或者降低
2. 可以編寫多個檢測指令碼併為每個檢測指令碼設定不同的weight（在配置中列出就行）
3. 不管提高優先順序還是降低優先順序，最終優先順序的範圍是在[1,254]，不會出現優先順序小於等於0或者優先順序大於等於255的情況
4. 在MASTER節點的 vrrp_instance 中 配置 nopreempt ，當它異常恢復後，即使它 prio 更高也不會搶佔，這樣可以避免正常情況下做無謂的切換

以上可以做到利用指令碼檢測業務程式的狀態，並動態調整優先順序從而實現主備切換。

配置結束

在預設的keepalive.conf裡面還有 virtual_server,real_server 這樣的配置，我們這用不到，它是為lvs準備的。 notify 可以定義在切換成MASTER或BACKUP時執行的指令碼，如有需求請自行google。

notify

2.5 nginx配置

當然nginx沒有什麼可配置的，因為它與keepalived並沒有聯絡。但記住，2臺nginx伺服器上的配置應該是完全一樣的（rsync同步），這樣才能做到對使用者透明，nginx.conf 裡面的 server_name 儘量使用域名來代替，然後dns解析這個域名到虛擬IP 172.29.88.222。

更多關於nginx內容配置請參考 這裡 。

3. 測試

根據上面的配置，初始化狀態：172.29.88.224 (itoatest1,MASTER,101)，172.29.88.222（itoatest2,BACKUP,100），nginx和keepalived都啟動，虛擬IP 172.29.88.222 在 itoatest1 上：

# 使用ip命令配置的地址，ifconfig檢視不了
[root@itoatest1 nginx-1.6]# ip a|grep eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0
    inet 172.29.88.222/32 scope global eth0

瀏覽器訪問 172.29.88.222 或域名，OK。

直接關閉 itoatest1 上的nginx：/usr/local/nginx-1.6/sbin/nginx -s stop：

[root@localhost keepalived]# ip a|grep eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    inet 172.29.88.224/24 brd 172.29.88.255 scope global eth0

vip消失，漂移到 itoatest2：

同時可以看到兩臺伺服器上 /var/log/messages：

## itoatest1
Jun  5 16:44:01 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun  5 16:44:06 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun  5 16:44:46 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Script(chk_nginx) failed
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_vrrp[44875]: VRRP_Instance(VI_1) removing protocol VIPs.
Jun  5 16:44:48 itoatest1 Keepalived_healthcheckers[44874]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 removed
## itoatest2
Jun  5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun  5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Received higher prio advert
Jun  5 16:44:00 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Jun  5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER election
Jun  5 16:44:48 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) forcing a new MASTER election
Jun  5 16:44:49 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222
Jun  5 16:44:50 itoatest2 Keepalived_healthcheckers[35554]: Netlink reflector reports IP 172.29.88.222 added
Jun  5 16:44:55 itoatest2 Keepalived_vrrp[35555]: VRRP_Instance(VI_1) Sending gratuitous ARPs on eth0 for 172.29.88.222

你也可以通過在兩臺伺服器上抓包來檢視 優先順序priority 的變化：

## itoatest1 上
## 直接輸出，或後加 -w itoatest-kl.cap存入檔案用wireshark檢視
# tcpdump -vvv -n -i eth0 dst 224.0.0.18 and src 172.29.88.224