Keepalived知识点

宋涛2025年2月26日大约 4 分钟

Keepalived 是 Linux 系统中实现高可用性(HA)和负载均衡的一款常用工具，主要应用于防止服务单点故障（SPOF），尤其常见于配合 NGINX、Haproxy 等负载均衡器的高可用部署。

1. Keepalived 简介

什么是 Keepalived？

Keepalived 是一种高可用性解决方案，本质是通过 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）实现的，主要功能有：

高可用性 (HA)：
自动故障切换，保障服务的连续性。
虚拟 IP (VIP)：
提供主备服务间 VIP 的无缝漂移。
健康检查：
定期检测后端节点的运行状态，配合负载均衡方案工作。

2. Keepalived 安装与配置

安装 Keepalived

2.1 使用包管理工具安装

Ubuntu/Debian：

sudo apt update
sudo apt install keepalived -y

CentOS/RHEL：
```
sudo yum install keepalived -y
```
验证安装：
确认安装版本：
```
keepalived -v
```

2.2 从源码安装（可用于自定义配置）

下载源码：

wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.7.tar.gz
tar -xvzf keepalived-2.2.7.tar.gz
cd keepalived-2.2.7

编译与安装：
```
./configure
make && sudo make install
```

基本操作

操作	命令
启动 Keepalived	`sudo systemctl start keepalived`
停止 Keepalived	`sudo systemctl stop keepalived`
重启 Keepalived	`sudo systemctl restart keepalived`
查看运行状态	`sudo systemctl status keepalived`

3. Keepalived 核心概念

核心功能

VRRP（虚拟路由冗余协议）：
实现主备模式下的 IP 漂移，有效解决服务单点故障问题。
Health Check（健康检查）：
定期检测后端服务健康状态，发现故障时触发主备切换。
负载均衡（非主要功能）：
可配置 IPVS（IP Virtual Server）实现简单的负载均衡功能。

关键角色

角色	描述
Master	高可用服务中的主节点，负载虚拟 IP (VIP)，服务请求由此节点处理。
Backup	备份节点，当主节点故障时 übernehmen 虚拟 IP。
VIP	Virtual IP Address，为客户端提供的统一高可用访问地址。

4. Keepalived 配置文件详解

配置文件位置：
默认路径 /etc/keepalived/keepalived.conf

核心配置结构

! Configuration File for keepalived

global_defs {
    router_id LVS_DEMO        # 唯一标识符，用于区分集群
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER              # 节点角色，MASTER 或 BACKUP
    interface eth0            # 绑定的网络接口
    virtual_router_id 51      # VRRP 实例 ID，主备必须一致
    priority 100              # 节点优先级 (MASTER 优先级 > BACKUP)
    advert_int 1              # VRRP 心跳间隔秒数
    authentication {
        auth_type PASS        # 验证类型 (PASS 或 AH)
        auth_pass 123456      # 验证密码
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100        # 配置的 VIP
    }
}

5. Keepalived 工作机制与原理

5.1 虚拟路由冗余协议 (VRRP)

Master 节点：
- 持有 VIP 并响应 ARP 请求。
- 通过心跳广播优先级给 Backup 节点。
Backup 节点：
- 收到 Heartbeat 后进入备份模式。
- 如果未收到 Master 的广播，则自动提升为 Master，并接管 VIP。

5.2 Heartbeat 心跳机制

主节点通过 VRRP 广播广告包。
如果备节点未检测到广播，则触发选举。
选举规则：
- 优先级最高的节点接管 VIP。
- 优先级相同时，选择 IP 最大的节点。

6. Keepalived 常见使用场景

6.1 NGINX/Haproxy 高可用

目标：实现 NGINX 或 Haproxy 负载均衡服务的高可用性。

配置文件示例：

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100
    }
}

# 检测 NGINX 服务是否正常
track_script {
    chk_nginx
}

# 定义 NGINX 健康检查脚本
vrrp_script chk_nginx {
    script "/usr/bin/pgrep nginx"
    interval 2
}

6.2 MySQL 高可用

目标：通过 Keepalived 监控 MySQL 主节点状态，并切换 Backup 节点以保持服务可用。

7. Keepalived 高级配置与功能

7.1 Track Script（脚本跟踪）

Keepalived 可结合脚本来检测服务的健康状态。例如：

vrrp_script chk_service {
    script "/path/to/health-check.sh"
    interval 2
}

7.2 权重调节

动态调整备节点权重，提高灵活性：

vrrp_script chk_load {
    script "/path/to/check_load.sh"
    interval 2
    weight -10
}

8. Keepalived 性能调优

减少广播周期：
将 advert_int 从默认值调低：
```
advert_int 1  # 设置为1秒
```
绑定网卡接口：
指定实际通信的网卡：
```
interface eth0
```
优化脚本检查：
减少脚本运行频率，降低 CPU 开销。

9. Keepalived 常见问题与排查

问题一：VIP 未漂移

原因：可能是网卡未接管 ARP 广播。

解决：
编辑 /etc/sysctl.conf，启用 IP 转发：

net.ipv4.ip_forward = 1

并应用：

sudo sysctl -p

问题二：备节点优先级不生效

解决：确保 priority 配置合理，主备间有明显差异。

10. 总结

Keepalived 是一种轻量级且高效的高可用解决方案。它以 VRRP 协议为核心，通过健康检查和主备切换，提供了稳定的高可用架构支持。结合 NGINX、Haproxy 和 MySQL 等工具，能够有效避免系统的单点故障问题。