news 2026/7/23 10:57:07

Keepalived简介与工作原理

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张小明

前端开发工程师

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Keepalived简介与工作原理

核心思想:VRRP协议
想象一个场景:两台路由器提供相同的功能,一台是主节点(Master),另一台是备节点(Backup)。它们共同拥有一个虚拟IP地址(VIP,Virtual IP),客户端只访问这个VIP。

正常工作:主节点持有VIP并对外提供服务。它会周期性地向备份节点发送VRRP通告包(组播地址为224.0.0.18),宣告自己“健在”。
故障发生:当备份节点在指定时间内收不到主节点的VRRP通告包时,它会认为主节点发生了故障。
自动切换:此时,备份节点会根据优先级选举(优先级最高的备份节点获胜)接管VIP,并将其绑定到自己的网络接口上,从而无缝地接替主节点继续提供服务。这个过程对客户端来说是透明的,从而实现了高可用。
1.2 Keepalived的三大模块
Keepalived主要由三个模块构成:

Core模块:作为核心,负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析。
Check模块:负责健康检查,支持对负载均衡器后端的真实服务器进行TCP检查、HTTP_GET检查等,确保只有健康的服务器才接收流量。
VRRP模块:这是实现VRRP协议的功能模块,负责处理主备节点间的通信和状态切换。
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2. 安装Keepalived
安装Keepalived主要有两种方式:通过系统包管理器安装和通过源代码编译安装。前者简单快捷,后者则能提供更新的版本和更灵活的定制选项。

2.1 YUM安装(快速上手)
在基于RHEL/CentOS的系统上,可以使用yum命令直接安装:

yum install keepalived -y
安装后,可以使用systemctl命令来管理服务:

systemctl start keepalived.service # 启动
systemctl enable keepalived.service # 设置开机自启
systemctl status keepalived.service # 查看状态
2.2 源码编译安装(推荐用于生产)
源码安装可以获得最新版本,并允许进行自定义配置。

步骤1:安装依赖包
编译前需要安装必要的开发工具和库:

yum install -y gcc openssl-devel libnl3-devel libnfnetlink-devel net-snmp-devel curl make
步骤2:下载、编译与安装
从官方下载源码包,然后进行编译安装。使用 --prefix 参数可以指定安装目录,便于管理。

进入常用源码目录,下载(请替换为最新稳定版链接)

cd /usr/local/src/
curl -O http://keepalived.org/software/keepalived-2.2.4.tar.gz

或使用 wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.4.tar.gz

解压并进入目录

tar xvf keepalived-2.2.4.tar.gz
cd keepalived-2.2.4

配置、编译并安装

./configure --prefix=/usr/local/keepalived
make && make install
步骤3:配置系统服务
为了方便管理,需要将Keepalived配置为系统服务。

将启动脚本复制到系统目录:

cp /usr/local/src/keepalived-2.2.4/keepalived/keepalived.service /usr/lib/systemd/system/
重新加载systemd配置:

systemctl daemon-reload
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3. 配置Keepalived实现主备高可用
下面以配置一个简单的主备高可用集群为例。假设我们有两台服务器:

主节点(Master):物理IP为 192.168.10.11
备节点(Backup):物理IP为 192.168.10.12
虚拟IP(VIP):192.168.10.100
3.1 主节点(Master)配置
编辑配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf(如果源码安装,可能需要手动创建/etc/keepalived目录并将配置文件放置于此):

! Configuration File for keepalived

global_defs {
router_id LVS_MASTER_01 # 本节点标识,建议唯一
}

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER # 初始状态设为MASTER
interface eth0 # 监听VRRP通告和绑定VIP的网卡名,请根据实际情况修改
virtual_router_id 51 # 虚拟路由ID,同一集群内主备节点必须相同(0-255)
priority 100 # 优先级(1-254),主节点应高于备节点
advert_int 1 # 通告间隔(秒)

unicast_src_ip 192.168.10.101 # 本机的真实IP地址 unicast_peer { 192.168.10.102 # 对端备节点的真实IP地址 } authentication { # 认证配置,主备需一致 auth_type PASS # 认证类型 auth_pass 1111 # 认证密码 } virtual_ipaddress { 192.168.10.100/24 # 定义的虚拟IP(VIP),可多个 }

}
3.2 备节点(Backup)配置
备节点的配置与主节点相似,主要区别在于 state 和 priority。

! Configuration File for keepalived

global_defs {
router_id LVS_BACKUP_01 # 备节点标识
}

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP # 初始状态设为BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 51 # 必须与主节点相同
priority 90 # 优先级低于主节点
advert_int 1

unicast_src_ip 192.168.10.102 # 本机的真实IP地址 unicast_peer { 192.168.10.101 # 对端备节点的真实IP地址 } authentication { auth_type PASS auth_pass 1111 # 密码与主节点相同 } virtual_ipaddress { 192.168.10.100/24 }

}
3.3 启动服务并验证
启动服务:在主备节点上分别启动Keepalived。

systemctl start keepalived
检查虚拟IP:在主节点上执行 ip addr show eth0 命令,应该能看到VIP 192.168.10.100 已经绑定在 eth0 网卡上。

2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.10.11/24 brd 192.168.10.255 scope global noprefixroute eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.10.100/24 scope global secondary eth0:0
valid_lft forever preferred_lft forever
模拟故障测试:将主节点的Keepalived服务停止(systemctl stop keepalived)或直接关闭主服务器。然后在备节点上再次执行 ip addr 命令,会发现VIP已经"漂移"到了备节点上。此时通过VIP访问服务,应仍然正常,从而实现了高可用。

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4. 核心配置参数解析
下表总结了关键配置参数的含义:

参数项 含义与说明
global_defs 全局配置段
router_id 本机标识,通常使用主机名,用于在集群中区分不同节点
vrrp_instance 定义一个VRRP实例(一个虚拟路由器)
state 初始状态,MASTER 或 BACKUP,但最终状态由优先级决定
interface 绑定VIP和发送VRRP通告的物理网卡
virtual_router_id 虚拟路由ID,同一组主备节点必须完全相同
priority 优先级(1-254),决定谁成为Master,值越大优先级越高
advert_int 主节点发送VRRP通告报文的时间间隔(秒)
authentication 节点间通信认证,防止未经授权的节点加入
auth_type 认证方式,一般为 PASS(密码认证)
auth_pass 认证密码,最多8位,主备节点必须一致
virtual_ipaddress 定义的虚拟IP地址,即VIP
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5. 非抢占模式
默认情况下,Keepalived工作在抢占模式。这意味着当原Master节点恢复后,它会重新抢占VIP,夺回Master身份。在某些场景下,我们可能希望故障恢复后的节点作为新的备份,以避免服务因再次切换而波动。这时可以配置非抢占模式。

在vrrp_instance配置段中添加:

nopreempt # 启用非抢占模式
需要注意的是,在非抢占模式下,初始状态state建议都设置为BACKUP。

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总结

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