Keepalived 负载均衡
简介
Keepalived 是一款基于 VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) 协议的开源软件，主要用于实现高可用性和负载均衡，它通过监控服务器池中各个节点的状态，动态调整流量分配，以确保服务的连续性和可靠性，在 Linux 环境下，Keepalived 常与 LVS (Linux Virtual Server) 配合使用，提供强大的四层负载均衡功能。
Keepalived 工作原理
Keepalived 的核心是 VRRP 协议，该协议允许多台路由器共同工作，形成一个虚拟路由器集群，在这个集群中，一台设备作为主路由器（MASTER），其他设备作为备份路由器（BACKUP），当主路由器发生故障时，备份路由器能够迅速接管其工作，确保网络通信不中断。
VRRP 协议：VRRP 是一种容错协议，通过竞选机制确定主备关系，主设备定期发送 VRRP 广播包，以表明其活跃状态，如果备份设备在一定时间内未收到主设备的广播包，则认为主设备失效，并自动接管其 IP 地址和相关服务。
健康检查：Keepalived 可以配置多种健康检查方式，如 ICMP、TCP、HTTP 等，对后端服务器进行实时监控，一旦检测到某个服务器不可用，Keepalived 会自动将其从负载均衡池中移除。
负载均衡算法：Keepalived 支持多种负载均衡算法，如轮询（RR）、加权轮询（WRR）、最少连接数（LC）等，根据预设的规则，将客户端请求分发到不同的后端服务器上，以达到均衡负载的目的。
Keepalived 选举策略
Keepalived 的选举策略基于 VRRP 协议，主要依据优先级和权重来决定主备角色，以下是几种常见的触发选举的情况：
启动时：当 Keepalived 服务启动时，会参与一次 VRRP 选举，确定初始的主备关系。
主设备故障：如果主设备发生故障（如断网、重启或 Keepalived 进程崩溃），备份设备会检测到这一变化，并重新进行选举，选出新的主设备。
新备份加入：当有新的备份设备加入集群且其优先级高于当前主设备时，也会触发一次选举，可能导致主备角色的切换。
Keepalived 状态监控和检测
Keepalived 提供了多层次的状态监控和检测机制，确保整个负载均衡系统的稳定性和可靠性。
网络层：通过 ICMP 协议向服务器集群中的每个节点发送心跳包（类似于 Ping），如果某个节点未返回响应数据包，则认为该节点发生故障。
传输层：利用 TCP 协议的端口连接和扫描技术，检测常见服务（如 Web 服务的 80 端口、SSH 服务的 22 端口）是否正常工作，如果发现端口无响应，则认为对应节点发生异常。
应用层：用户可以通过自定义脚本或程序，让 Keepalived 检测特定应用或服务的健康状态，如果检测结果与预期不符，Keepalived 将把对应的节点从服务器集群中移除。
Keepalived + LVS 实现高可用负载均衡
LVS (Linux Virtual Server) 是一个高性能的负载均衡解决方案，已经集成到 Linux 内核中，通过结合 Keepalived，可以实现高可用的负载均衡集群。
架构设计：在一个典型的 LVS+Keepalived 集群中，通常包含两个负载调度器（Director Server）和多个真实服务器（Real Server），负载调度器之间运行 Keepalived，形成一个高可用的虚拟 IP (VIP)，对外提供服务。
配置示例：以下是一个简单的 Keepalived 配置文件示例，用于设置主备模式的负载均衡。
global_defs {
router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface enp1s0
virtual_router_id 62
priority 200
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.112
}
}
Keepalived 常见问题解答
问题1: Keepalived 如何实现主备切换？
答：Keepalived 通过 VRRP 协议实现主备切换，在正常运行时，主设备（MASTER）会定期发送 VRRP 广播包，以表明其活跃状态，备份设备（BACKUP）接收这些广播包，如果备份设备在一定时间内未收到主设备的广播包，则认为主设备失效，并自动接管其 IP 地址和相关服务，成为新的主设备。
问题2: Keepalived 如何与 LVS 配合使用？
答：Keepalived 与 LVS 配合使用时，Keepalived 负责管理虚拟 IP (VIP) 的高可用性，而 LVS 负责实际的流量分发，在两台或多台负载调度器上安装并配置 Keepalived，使其形成一个高可用的虚拟路由器集群，在这些调度器上启用 LVS 模块，配置相应的负载均衡策略（如轮询、加权轮询等），这样，当主调度器发生故障时，备份调度器能够迅速接管 VIP，并继续提供负载均衡服务。
Keepalived 是一个功能强大的工具，能够在复杂的网络环境中提供高可用性和负载均衡解决方案，通过合理的配置和监控，可以显著提高系统的稳定性和服务的连续性。
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