【图灵干货】java教程keepalived实现双机热备

　　keepalived简介。

　　Keepalived是下一种可供Linux使用的轻量级解决方案。高可用性(HighAvalilability,HA)实际上有两个含义：广义上，即整个系统中具有较高的可用性，狭义上为主机冗余和接管，该工具和HeartBeatRoseHA实现相似的功能，都能实现服务或网络的高可用性，但有区别，HeartBeat是一款为HA软件提供基本功能的专业、功能完备的高可用软件。例如：检测心跳、资源接管、检测集群中的服务、集群节点共享IP地址的拥有者等。HeartBeat很强大，但与HeartBeat相比，部署和使用相对麻烦。Keepalived的高可用性主要通过虚拟路由冗余实现，尽管它不具有HeartBeat的功能，但对Keepalived的部署和使用十分简单，仅需一份配置就可完成。

　　什么是Keepalived?

　　Keepalived最初被设计用于LVS，用于监测集群系统中不同服务节点的状态，按照TCP/IP参考模型的第三层、第四层、第五层交换机系统检测各服务节点的状态;若服务器节点发生异常，或工作失败，Keepalived就会检测到，而出现故障的服务器节点则从集群系统中删除，所有这些工作都是自动完成，无需人工干预，只有修复失败的服务节点，才能进行人工工作。

　　之后，Keepalived又加入了VRRP，VritrualRouterRedundancyProtocol，VirtualTouch冗余协议旨在解决在静态路由中出现的单点故障问题，可通过VRRP实现网络稳定的连续运行，所以Keepalvied一方面可以进行服务器状态检测和故障隔离，另一方面，HAcluster还具有HAcluster功能，下面将介绍VRRP协议的实现过程。

　　VRRP协议及其工作原理。

　　在真实的网络环境下。各主机间的通信均通过配置静态路由或(默认网关)来实现，在主机之间的路由器发生故障时，通信将不能正常通信，在这种通信模式中，路由器就成为一个单点瓶颈，为解决这一问题，引入了VRRP协议。

　　VRRP协议是一种主备模式，通过VRRP实现网络故障时，能够透明地进行设备切换，而不影响各主机间的数据通信，同时也不影响VRRP协议的传输。

　　VRRP能够把两个或更多的物理路由器设备虚拟为一个虚拟路由，该虚拟路由器通过外部虚拟IP(一种或多种)提供服务，同时在虚拟路由器内的十多个物理路由器协同工作，在一个相同的时间里，只有一个物理路由器对外提供服务，这个物理路由设备就变成了主要路由器(Master角色)，一般而言，Master是由选举算法生成的，具有外部服务的虚拟IP，提供多种网络功能，例如：ARP请求，ICMP数据转发等等，并且其他物理路由器没有外部虚拟IP，也没有外部网络IP，只是从MASTER接收VRRP状态通知，而这些路由器一般都称为“BACKUP角色”，处于BACKUP角色的备份路由器在主路由器发生故障时会重新选择，生成新的主路由器进入MASTER角色，继续提供外部服务，整个转换过程对用户完全透明。

　　每一个虚拟路由器都有一个惟一的标识号，叫做VRID，其中一个VRID和一组IP地址组成一个虚拟路由器。VRRP协议中，所有消息均以IP组播方式进行，而在虚拟路由器中，则只有Master角色的路由器发送了VRRP包，在BACKUP角色下的路由器仅接收主角色所发送的消息信息，用于监视主运行状态，如一一一样不会发生BACKUP抢占，除非其具有较高的优先级，而且，如果MASTER不能使用，BACKUP也无法接收Master发送的信息，因此确定了Master的故障，然后，多个BAKCUP将进行选举，最重要的BACKUP被称为新MASTER，这种选举角色转换非常迅速，这样就确保了服务的持续可用。

　　Keepalvied的工作原理

　　上面我们介绍了Keepalived通过VRRP实现高可用性的工作原理，而Keepalived作为一个高性能集群软件，它还能实现对集群中服务器运行状态的监控以及故障隔离，下面我们介绍一下Keepalived对服务器运行状态和故障隔离的工作原理。

　　Keepalived工作在TCP/IP 参考模型的 三层、四层、五层，也就是分别为：网络层，传输层和应用层，根据TCP、IP参数模型隔层所能实现的功能，Keepalived运行机制如下：

　　在网络层：我们知道运行这4个重要的协议，互联网络IP协议，互联网络可控制报文协议ICMP、地址转换协议ARP、反向地址转换协议RARP，在网络层Keepalived在网络层采用最常见的工作方式是通过ICMP协议向服务器集群中的每一个节点发送一个ICMP数据包(有点类似与Ping的功能)，如果某个节点没有返回响应数据包，那么认为该节点发生了故障，Keepalived将报告这个节点失效，并从服务器集群中剔除故障节点。

　　在传输层：提供了两个主要的协议：传输控制协议TCP和用户数据协议UDP，传输控制协议TCP可以提供可靠的数据输出服务、IP地址和端口，代表TCP的一个连接端，要获得TCP服务，需要在发送机的一个端口和接收机的一个端口上建立连接，而Keepalived在传输层里利用了TCP协议的端口连接和扫描技术来判断集群节点的端口是否正常，比如对于常见的WEB服务器80端口。或者SSH服务22端口，Keepalived一旦在传输层探测到这些端口号没有数据响应和数据返回，就认为这些端口发生异常，然后强制将这些端口所对应的节点从服务器集群中剔除掉。

　　在应用层：可以运行FTP，TELNET，SMTP，DNS等各种不同类型的高层协议，Keepalived的运行方式也更加全面化和复杂化，用户可以通过自定义Keepalived工作方式，例如：可以通过编写程序或者脚本来运行Keepalived，而Keepalived将根据用户的设定参数检测各种程序或者服务是否允许正常，如果Keepalived的检测结果和用户设定的不一致时，Keepalived将把对应的服务器从服务器集群中剔除。

　　Keepalvied的安装

　　我们在本文中的测试环境如下：

　　两台物理服务器和一个虚拟服务器(vip):

　　master: centos7 192.168.8.4

　　backup: centos7 192.168.8.6

　　vip:192.168.8.100

　　测试环境的网络topology图如下:

　　节点A 192.168.8.4 (主节点), 节点B 192.168.8.6(备用节点)，虚拟IP(对外提供服务的IP 192.168.8.100)。

　　在这种模式下，虚拟IP在某时刻只能属于某一个节点，另一个节点作为备用节点存在。当主节点不可用时，备用节点接管虚拟IP(即虚拟IP漂移至节点B)，提供正常服务。

　　keepalived的原理可以这样简单理解:

　　keepalived安装在两台物理服务器上，并相互监控对方是否在正常运行。

　　当节点A正常的时候:节点A上的keepalived会将下面的信息广播出去:

　　192.168.8.100 这个IP对应的MAC地址为节点A网卡的MAC地址，图中的其它电脑如客户端和NodeB会更新自己的ARP表，对应192.168.8.100的MAC地址=节点A网卡的MAC地址。当节点A发生故障的时候，节点B上的keepalived会检测到，并且将下面的信息广播出去:192.168.8.100 这个IP对应的MAC地址为节点B网卡的MAC地址图中的其它电脑如客户端会更新自己的ARP表，对应192.168.8.100的MAC地址=节点B网卡的MAC地址，下面分别在两台机器上进行软件安装:

　　1. 下载keepalived ：说明:目前在CentOS7上安装需要1.3.2以上版本，否则会出现一个操作系统内核错误，不好搞定，建议使用root用户安装

　　2. 解压keepalived ：tar -xvf keepalived-1.3.4.tar.gz

　　3. ./configure

　　4. make

　　5. make install

　　6. whereis keepalived

　　7. mkdir /etc/keepalived

　　8. cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/

　　9. cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/ (目前这个文件在keepalived解压后，存在keepalived文件夹，etc文件夹，init.d中，具体看安装的版本)

　　10. cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sys

　　11. cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/

　　12. cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/

　　13. chkconfig --add keepalived 添加操作系统启动

　　14. chkconfig --list keepalived

　　15. service keepalived start/stop/restart 启动关闭keepalived服务

　　Keepalvied的防火墙配置

　　防火墙规则(主从机都要配置，双向打开vrrp服务，建议关闭防火墙先测试keepalived配置是否正确，这里是firewall防火墙的配置，iptables的话查下):

　　16. firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter INPUT 0 --in-interface eth0 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT

　　17. firewall-cmd --direct --permanent --add-rule ipv4 filter OUTPUT 0 --out-interface eth0 --destination 224.0.0.18 --protocol vrrp -j ACCEPT

　　18. firewall-cmd --reload

　　Keepalvied配置

　　分别配置主机从机的keepalived.conf文件，配置完成后重启keepalived服务，双机热备功能服务器配置完成。

　　1. 主机的配置

　　2. 从机的配置