keepalived 简介

keepalived 简介

1.keepalived是集群管理中保证集群高可用的一个服务软件，其功能类似于heartbeat，用来防止单点故障。
2.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。
3.工作在VRRP基础上。


VRRP用于实现虚拟IP由那个节点进行接管的处理


工作原理（以Mysql双主作为例子说明）
1.当有两个Mysql服务器，在每台上都安装keepalived软件，配置文件监控Mysql的状态。
2.每个keepalived（keepalived组）是工作在VRRP基础上，分主从。
3.当keepalived监控Mysql的状态发生变化时就关闭keepalived，当keepalived组中的主发生宕机（关闭keepalived）时，就会在从机中找一个作为主机进行与客户端进行通信。
4.客户端与Mysql组是以一个虚拟的IP和MAC（虚拟MAC地址）进行通信的，不是Mysql组中每个的真实IP和MAC
5.当主机宕机，虚拟的IP和MAC由从机进行了接管成为了新的主机，所以对客户端来说还是以虚拟的IP和MAC进行通信，感觉不到自己已经是访问从机上的Mysql了。

虚拟MAC地址，地址格式为00-00-5E-00-01-【VRID】，VRID
为VRRP组的编号，范围是0~255。



keepalived是通过修改网卡里的IP列表地址来使网卡接收虚拟IP地址的数据包的。
网卡可以绑定多个ip地址，并接收这些IP的数据包

免费ARP的作用，目前免费ARP的作用有两种。
第一种就是刚才上面所说的宣告广播的作用，以告诉整个广播域，目前这个IP所对应的MAC地址是什么。
第二种是看看广播域内有没有别的主机使用自己的IP，如果使用了，则在界面上弹出“IP冲突”字样。

免费ARP的报文发（查找自己的IP地址，比如：我需要10.1.1.1的MAC地址，而10.1.1.1就是自己的IP）出去是不希望收到回应的，只希望是起宣告作用；如果收到回应，则证明对方也使用自己目前使用的IP地址。在所有网络设备（包括计 算机网卡）up的时候，都会发送这样的免费ARP广播（多长时间发一次呢？？？？），以宣告并确认有没有冲突。


免费ARP是广播发送出去的，接收到的路由或同一个网内的主机会更新自身的ARP缓存，这样下次就可以得到这个IP的实际MAC地址了


keepalived的原理就是：主设备周期性发送免费ARP报文刷新上联交换机的MAC表或终端ARP表，触发VIP的迁移到主设备上。

该VIP仅支持在子网内迁移（因此需要保证主备服务器位于同一个子网）

VRRP所有的协议报文都是通过IP多播


多播(组播)原理分析:
为了支持IP 多播，以太网的大佬们已经为 Ethernet和Fiber Distributed Data Interface (FDDI)的MAC地址保留了一个多播地址区间：01-00-5E-00-00-00 到 01-00-5E-7F-FF-FF。正如下图所示48位的MAC地址中的高25位是固定的，低23位是可变的。

就是如果接收到的数据帧的MAC地址符合这个要求就会接收由IP层协议进行过滤，网卡不会以MAC地址对这个MAC数据包进行过滤,映射的是一个IP段,所以是IP多播


ip 多播地址 和mac多播地址隐射
https://blog.csdn.net/fuming0210sc/article/details/53669657



VRRP所有的协议报文都是通过IP多播(multicast)包(多播地址224.0.0.18)形式发送的。虚拟路由器由VRID(范围0-255)和一组IP地址组成，对外表现为一个周知的MAC地址。所以，在一个虚拟路由 器中，不管谁是MASTER，对外都是相同的MAC和IP(称之为VIP)。


VRRP的选举机制:
抢占模式：
　　在抢占模式下，如果Backup设备的优先级比当前Master设备的优先级高，则主动将自己切换成Master。
　　非抢占模式：
　　在非抢占模式下，只要Master设备没有出现故障，Backup设备即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master设备。
https://zhidao.baidu.com/question/754226509343566164.html

每个节点都会有一个初始优先级（0-255，255为最高，相同时IP大的为最高）,当发现主节点down后，备机节点都会成会主发送免费ARP，当接收到的免费APR的优选级比自己高时就自动切换回备机状态。到最后就只有一个主了。主节点要间隔广播免费ARP告诉与自己相连的节点叫他们更新ARP缓存


keepalived的VIP要求要与节点在同一个网段.



heatbeat工作原理总结：
1.主从的heatbeat通过心跳包进行通信息（组播信息），
2.当主机宕机或关闭了heatbeat,从节点就会收不到心跳信息。
3.从节点收不到心跳信息后(进行选举（组播信息），得到主节点)，使自己成为主节点，发送心跳，设置别名IP(虚拟IP)，发送免费ARP给局域网内的主机更新ARP缓存，即(虚拟IP)现在的MAC地址已经变为这个节点的MAC了，后面会用新的这个MAC进行数据通信。

ARP缓存是会定时更新的，也会老化，时间要看设备制造商（几分钟到几十分钟），也可以手动进行清空、手动更改

路由器也有ARP缓存

和keepalived的服务一样，heartbeat高可用是服务器级别的，不是服务级别的。

如果在规定时间内，无法监听到心跳信息，那么就启动故障转移，取得主服务器上的相关资源的所有权，接替主服务器继续不间断的提供服务，从而达到资源以及服务高可用的目的。

heartbeat还支持主主模式，及两台服务器互为主备。一般故障切换时间在5~20s之间。

https://www.cnblogs.com/zhangsubai/p/5393447.html（Heartbeat高可用解决方案）


keepalived工作原理总结：
与Heartbeat基本一致，keepalived用了VRRP协议进行节点间的通信和选举，切换所有的事在致上一样，不过keepalived使用更简单方便一些

VRRP协议通信发送的信息（VRRP通告报文）用的MAC为虚拟的、IP为真实的主节点的IP（不是VIP），是用组播的形式进行发送的。



参考（keepalived工作原理）：http://outofmemory.cn/wiki/keepalived-configuration
参考（LVS+Keepalived实现高可用集群）：https://my.oschina.net/sansom/blog/121445
参考（Mysql双主+keepalived实现HA）：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f9fc6e10102w6xy.html
https://blog.csdn.net/bigtree_3721/article/details/51082157（keepalive安装配置）
https://www.cnblogs.com/pangguoping/p/5721517.html（keepalived vip漂移基本原理及选举算法）