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第 5 章 Keepalived 与高可用 IP ​

5.1 VRRP 协议原理 ​

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）是一种容错协议，用于在多台路由器/服务器之间提供一个虚拟 IP 地址（VIP）。

VRRP 基本概念 ​

┌─────────────────────────────────────┐
│          Virtual Router 51          │
│           VIP: 10.0.0.100           │
└──────────────────┬──────────────────┘
                   │
      ┌────────────┼────────────┐
      │            │            │
┌─────▼─────┐ ┌────▼─────┐ ┌────▼─────┐
│  Master   │ │ Backup   │ │ Backup   │
│ Priority  │ │ Priority │ │ Priority │
│   100     │ │   90     │ │   80     │
└───────────┘ └──────────┘ └──────────┘
概念说明
VRID虚拟路由标识，同一广播域内唯一
VIP虚拟 IP，客户端访问的入口
Master当前持有 VIP 的节点
Backup备份节点，Master 故障时接管 VIP
Priority优先级，数值大的优先成为 Master
Advertisement心跳广播，Master 定期发送

工作流程 ​

  1. 集群启动后，Priority 最高的节点成为 Master，持有 VIP
  2. Master 定期发送 VRRP 广播（默认 1 秒一次）
  3. Backup 节点监听广播，如果超时未收到，则认为 Master 故障
  4. Priority 最高的 Backup 升级为 Master，接管 VIP
  5. 原 Master 恢复后，根据配置决定是否抢回 VIP

5.2 Keepalived 核心组件 ​

Keepalived 是一个基于 VRRP 的高可用解决方案，主要包含两个进程：

进程说明
keepalived 主进程读取配置，管理 VRRP 和健康检查
VRRP 子进程处理 VRRP 协议
healthchecker 子进程执行健康检查脚本

5.3 Master/Backup 选举机制 ​

初始选举 ​

  • 所有节点同时启动时，Priority 最高的节点成为 Master
  • 如果 Priority 相同，IP 地址大的节点成为 Master

抢占机制 ​

  • preempt 默认开启
  • 当原 Master 恢复且 Priority 更高时，会重新抢回 VIP
  • 生产环境中通常保持默认，确保高优先级节点优先服务

状态切换 ​

Keepalived 在状态切换时可以执行脚本：

  • notify_master：变为 Master 时执行
  • notify_backup：变为 Backup 时执行
  • notify_fault：变为 Fault 时执行

5.4 健康检查脚本设计 ​

Keepalived 可以通过 vrrp_script 执行健康检查，根据检查结果调整节点优先级。

示例：检测 NFS-Ganesha 是否运行 ​

conf
vrrp_script check_ganesha {
    script "/usr/bin/systemctl is-active nfs-ganesha"
    interval 2
    weight -50
    fall 2
    rise 2
}

参数说明 ​

参数说明
script执行的检查命令或脚本
interval检查间隔（秒）
weight检查失败时优先级调整值
fall连续失败几次才判定为失败
rise连续成功几次才判定为成功

脚本返回码 ​

  • 0：检查成功
  • 非 0：检查失败

当检查失败时，Priority 会减去 weight 的值，可能导致 VIP 漂移。

5.5 VIP 漂移与客户端无感知切换 ​

VIP 漂移过程 ​

阶段 1：正常
Client ──► VIP(10.0.0.100) ──► Node1(Master)

阶段 2：Node1 Ganesha 故障
Client ──► VIP(10.0.0.100) ──► Node2(新 Master)

客户端影响 ​

  • TCP 连接会短暂中断
  • 客户端通常会自动重连（NFS hard 挂载）
  • 对于短暂 IO 操作，影响在秒级

减少切换影响的建议 ​

  1. 使用 hard 挂载，避免 soft 挂载导致的 IO 错误
  2. 设置合理的 timeo 和 retrans
  3. 确保 Keepalived 检查间隔足够短
  4. 应用程序具备重试机制

5.6 本章小结 ​

  • VRRP 提供虚拟 IP，实现服务入口高可用
  • Keepalived 是 VRRP 的 Linux 实现
  • Master/Backup 通过 Priority 选举
  • 健康检查脚本可以在服务异常时触发 VIP 漂移
  • VIP 漂移期间客户端会有短暂中断，但可自动恢复

练习题 ​

  1. VRRP 中的 VRID、VIP、Priority 分别是什么意思？
  2. Keepalived 的健康检查脚本返回什么值表示成功？
  3. 如果 Master 节点恢复后希望不抢回 VIP，应该如何配置？
  4. 为什么生产环境 NFS 挂载推荐 hard 而不是 soft？