Keepalived 是一個在 Linux 系統中廣泛使用的軟體，用於實現高可用性（High Availability, HA）和負載均衡。它的核心工作原理基於 Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) 協議，旨在避免單點故障，確保關鍵服務如 Web 伺服器、資料庫伺服器等的不間斷執行。以下是 Keepalived 工作原理的詳細說明：
1. VRRP 協議基礎
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虛擬路由器 (VRID): Keepalived 使用 VRRP 協議定義一組物理伺服器為一個虛擬路由器，這些伺服器共享一個虛擬 IP 地址（VIP，Virtual IP）。這個虛擬路由器有一個唯一的識別符號，即 VRID。
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角色劃分: 在虛擬路由器組內，伺服器分為兩種角色：Master 和 Backup。Master 負責處理所有發往 VIP 的流量，而 Backup 伺服器則處於待命狀態，準備在 Master 故障時接管服務。
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優先順序機制: 每個伺服器都有一個 VRRP 優先順序，優先順序高的伺服器成為 Master。預設情況下，優先順序可以在配置檔案中設定，範圍是 1 到 255，數值越大優先順序越高。
2. Keepalived 的核心模組
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Core 模組：負責啟動和維護 Keepalived 程序，載入配置檔案，以及進行基本的系統管理和訊號處理。
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Check 模組：執行健康檢查，監測本地系統或遠端服務的可用性。例如，檢查網路介面狀態、連線資料庫或HTTP服務是否響應等，這些檢查結果會影響伺服器的 VRRP 優先順序，從而影響 Master 選舉。
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VRRP 模組：實現了 VRRP 協議，負責 Master 和 Backup 伺服器之間的通訊，以及 Master 故障時的自動切換。Master 會週期性地傳送 VRRP 通告報文（多播到 224.0.0.18），表明自己的活動狀態。Backup 伺服器監聽這些報文，如果沒有收到，會根據優先順序重新選舉新的 Master。
3. 故障切換過程
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正常執行: Master 節點定期傳送 VRRP 通告報文，表明其活性。
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故障檢測: 當 Backup 節點停止接收到 Master 傳送的 VRRP 報文，或透過 Check 模組檢測到 Master 不可用時，會觸發故障切換機制。
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角色切換: Backup 節點根據優先順序確定是否有資格成為新的 Master。如果有更高的優先順序或同等優先順序但IP地址較大（這是VRRP協議中的一個規則），則會接管 VIP，成為新的 Master，開始處理流量。
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服務接管: 新的 Master 會立即開始響應發往 VIP 的請求，確保服務不中斷。
4. 快速切換與穩定性
Keepalived 設計了快速故障檢測和切換機制，確保在 Master 故障後，Backup 能夠在極短時間內（通常小於1秒）接管服務，減少服務中斷時間。同時，透過健康檢查和優先順序管理，保障了系統的穩定性和可靠性。
綜上所述，Keepalived 透過 VRRP 協議和其內部的模組設計，實現了服務的高可用性，確保了即使在伺服器故障的情況下，也能迅速無縫地轉移服務，維持業務連續性。