什么是keepalived？
Keepalived是一个轻量级的高可用解决方案，主要用于Linux系统。它的主要功能是通过虚拟路由冗余协议（VRRP）实现高可用性，确保服务的持续运行，避免单点故障。Keepalived最初是为LVS（Linux Virtual Server）设计的，用于监控集群系统中各个服务节点的状态。如果某个服务节点出现异常或故障，Keepalived会自动将其从集群系统中剔除，并在节点恢复正常后自动将其重新加入集群
工作原理
Keepalived通过VRRP协议实现高可用性。VRRP协议将多台功能相同的路由器组成一个小组，其中一台作为主设备（master），其余作为备份设备（backup）。Keepalived的核心模块负责启动和维护主进程，健康检查模块负责监测服务节点的状态，而VRRP模块则实现VRRP协议。当主设备出现故障时，备份设备会接管其职责，确保服务的连续性
keepalived核心概念
虚拟路由器（Virtual Router）：
由一组物理路由器组成，对外表现为一台逻辑路由器，虚拟路由器拥有一个虚拟 IP 地址（通常作为客户端的默认网关）和一个虚拟 MAC 地址。
Master 路由器：
虚拟路由器中实际转发数据包的路由器，负责响应 ARP 请求，将虚拟 MAC 地址与虚拟 IP 地址绑定。
Backup 路由器：
处于备用状态的路由器，当 Master 路由器故障时，Backup 路由器会接管 Master 的职责。
优先级（Priority）：
用于决定哪台路由器成为 Master。取值范围为 1 到 255，默认值为 100，数值越大优先级越高。
keepalived工作原理
初始化阶段：
路由器启动后，会根据配置的优先级加入 VRRP 组。如果组内没有 Master，优先级最高的路由器将成为 Master。
Master 选举：
如果有多台路由器同时启动，优先级最高的路由器成为 Master。如果优先级相同，则比较接口 IP 地址，IP 地址大的成为 Master。
心跳机制：
Master 路由器会定期发送 VRRP 心跳报文（Hello Message），通告自己的状态。
Backup 路由器通过接收心跳报文来检测 Master 的状态。
故障检测与切换：
如果 Backup 路由器在超时时间内未收到 Master 的心跳报文，会认为 Master 故障。Backup 路由器中优先级最高的设备将成为新的 Master，并接管虚拟 IP 和 MAC 地址。
抢占机制：
如果配置了抢占模式，当 Backup 路由器的优先级高于当前 Master 时，会主动抢占成为 Master。
如果未配置抢占模式，即使 Backup 路由器优先级更高，也不会抢占 Master。
什么是VRRP协议？
虚拟路由冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，VRRP）是一种计算机网络协议，用于提高网络中默认网关的可靠性，防止因单个网关设备故障而导致网络中断。VRRP 通过将多台路由器虚拟成一台“虚拟路由器”，并在这些路由器之间进行故障转移，从而实现高可用性。
keepalived的安装使用
环境信息
IP
系统
作用
10.0.0.20
Ubuntu22.04
主节点：keepalived+nginx
10.0.0.21
Ubuntu22.04
备节点：keepalived+nginx
下载keepalived
主备都操作
[root@master ~]# apt update -y
[root@master ~]# apt install keepalived -y
修改keepalived的配置文件
如果没有文件的话，直接创建一个即可
主节点的配置文件
[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局定义部分
global_defs {
route_id lb01 #每一个keepalived的名字，当前网络中唯一
}
#vrrp实例配置部分，用于配置VIP，设置主备
#VI_1 是vrrp实例名字，在同一对主备之间要一直，在当前keepalived软件中唯一
vrrp_instance VI_1 {
#主/备 MASTER主，BACKUP备
state MASTER
#指定当前系统网卡
interface ens33
#同一对主备之间要保持一致
virtual_router_id 51
#优先级，数字越大优先级越高，设备建议：主>备 100 50
priority 100
#心跳间隔，多久发送一次vrrp数据包，单位秒
advert_int 1
#授权与认证，保持默认即可，对数据包进行加密
authentication {
#认证类型
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
#设置VIP
virtual_ipaddress {
#vip
10.0.0.3
}
}
备节点的配置文件
[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局定义部分
global_defs {
route_id lb01 #每一个keepalived的名字，当前网络中唯一
}
#vrrp实例配置部分，用于配置VIP，设置主备
#VI_1 是vrrp实例名字，在同一对主备之间要一直，在当前keepalived软件中唯一
vrrp_instance VI_1 {
#主/备 MASTER主，BACKUP备
state BACKUP
#指定当前系统网卡
interface ens33
#同一对主备之间要保持一致
virtual_router_id 51
#优先级，数字越大优先级越高，设备建议：主>备 100 50
priority 50
#心跳间隔，多久发送一次vrrp数据包，单位秒
advert_int 1
#授权与认证，保持默认即可，对数据包进行加密
authentication {
#认证类型
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
#设置VIP
virtual_ipaddress {
#vip
10.0.0.3
}
}
启动keepalived
主备节点都操作
[root@master ~]# systemctl start keepalived
#检查是否启动成功
[root@master ~]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - Keepalive Daemon (LVS and VRRP)
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Sat 2025-04-05 21:37:18 CST; 7min ago
Main PID: 1528 (keepalived)
Tasks: 2 (limit: 4519)
Memory: 1.9M
CPU: 66ms
CGroup: /system.slice/keepalived.service
├─1528 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
└─1529 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
Apr 05 21:37:18 master Keepalived[1528]: Command line: '/usr/sbin/keepalived' '--dont-fork'
Apr 05 21:37:18 master Keepalived[1528]: Configuration file /etc/keepalived/keepalived.conf
Apr 05 21:37:18 master Keepalived[1528]: (Line 3) Unknown keyword 'route_id'
Apr 05 21:37:18 master Keepalived[1528]: NOTICE: setting config option max_auto_priority should result in better keepalived performance
Apr 05 21:37:18 master Keepalived[1528]: Starting VRRP child process, pid=1529
Apr 05 21:37:18 master systemd[1]: keepalived.service: Got notification message from PID 1529, but reception only permitted for main PID 1528
Apr 05 21:37:18 master Keepalived[1528]: Startup complete
Apr 05 21:37:18 master systemd[1]: Started Keepalive Daemon (LVS and VRRP).
Apr 05 21:37:18 master Keepalived_vrrp[1529]: (VI_1) Entering BACKUP STATE (init)
Apr 05 21:37:22 master Keepalived_vrrp[1529]: (VI_1) Entering MASTER STATE
检查测试
我们通过ip addr或者hostname -I命令查看主节点上是有10.0.0.3这个VIP的
[root@master ~]# ip addr
1: lo:
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33:
link/ether 00:0c:29:b9:88:49 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
altname enp2s1
inet 10.0.0.20/24 brd 10.0.0.255 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.0.0.3/32 scope global ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:feb9:8849/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.20 10.0.0.3
那么备节点呢？
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.21
经过检查，我们的主节点是由VIP，而备节点上是没有的，我们来模拟一下故障发生主节点宕机，备节点接管，备节点上应该是有一个VIP10.0.0.3的。我们来测试一下。
主节点执行：
[root@master ~]# systemctl stop keepalived
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.20
备节点执行：
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.21 10.0.0.3
[root@master ~]#
ok，到此我们的keepalived算是搭建完成了
现在存在一个问题，当主节点恢复之后，VIP会在哪台机器上呢？来测试一下
主节点执行：
[root@master ~]# systemctl start keepalived
[root@master ~]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - Keepalive Daemon (LVS and VRRP)
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Sat 2025-04-05 21:59:37 CST; 6s ago
Main PID: 1560 (keepalived)
Tasks: 2 (limit: 4519)
Memory: 1.9M
CPU: 9ms
CGroup: /system.slice/keepalived.service
├─1560 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
└─1561 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
Apr 05 21:59:37 master Keepalived[1560]: Starting VRRP child process, pid=1561
Apr 05 21:59:37 master systemd[1]: keepalived.service: Got notification message from PID 1561, but reception only permitted for main PID 1560
Apr 05 21:59:37 master Keepalived[1560]: Startup complete
Apr 05 21:59:37 master systemd[1]: Started Keepalive Daemon (LVS and VRRP).
Apr 05 21:59:37 master Keepalived_vrrp[1561]: (VI_1) Entering BACKUP STATE (init)
Apr 05 21:59:38 master Keepalived_vrrp[1561]: (VI_1) received lower priority (50) advert from 10.0.0.21 - discarding
Apr 05 21:59:39 master Keepalived_vrrp[1561]: (VI_1) received lower priority (50) advert from 10.0.0.21 - discarding
Apr 05 21:59:40 master Keepalived_vrrp[1561]: (VI_1) received lower priority (50) advert from 10.0.0.21 - discarding
Apr 05 21:59:41 master Keepalived_vrrp[1561]: (VI_1) received lower priority (50) advert from 10.0.0.21 - discarding
Apr 05 21:59:41 master Keepalived_vrrp[1561]: (VI_1) Entering MASTER STATE
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.20 10.0.0.3
备节点执行：
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.21
经过上面的验证，我们发现当主节点恢复之后，VIP会漂移的主节点上，这个时候会存在一个问题，在生产环境中，当请求量大时，VIP漂移会导致网站有部分时间不可用，所以我们不想让它飘逸，怎么做呢？
keepalived的非抢占模式
keepalived默认的是抢占式，主节点挂了，备节点接管，主节点恢复了，就让主节点接管，但现在不希望主节点恢复之后让主接管。
配置方式：
设置两个节点的状态都是备，BACKUP
加入nopreempt字段
主节点配置文件
[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局定义部分
global_defs {
route_id lb01 #每一个keepalived的名字，当前网络中唯一
}
#vrrp实例配置部分，用于配置VIP，设置主备
#VI_1 是vrrp实例名字，在同一对主备之间要一直，在当前keepalived软件中唯一
vrrp_instance VI_1 {
#主/备 MASTER主，BACKUP备，要大些
state BACKUP
nopreempt
#指定当前系统网卡
interface ens33
#同一对主备之间要保持一致
virtual_router_id 51
#优先级，数字越大优先级越高，设备建议：主>备 100 50
priority 100
#心跳间隔，多久发送一次vrrp数据包
advert_int 1
#授权与认证，保持默认即可，对数据包进行加密
authentication {
#认证类型
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
#设置VIP
virtual_ipaddress {
#label设置了别名
#10.0.0.3 dev eth0 label eth0:0
10.0.0.3
}
}
备节点配置文件
[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局定义部分
global_defs {
route_id lb01 #每一个keepalived的名字，当前网络中唯一
}
#vrrp实例配置部分，用于配置VIP，设置主备
#VI_1 是vrrp实例名字，在同一对主备之间要一直，在当前keepalived软件中唯一
vrrp_instance VI_1 {
#主/备 MASTER主，BACKUP备
state BACKUP
nopreempt
#指定当前系统网卡
interface ens33
#同一对主备之间要保持一致
virtual_router_id 51
#优先级，数字越大优先级越高，设备建议：主>备 100 50
priority 50
#心跳间隔，多久发送一次vrrp数据包，单位秒
advert_int 1
#授权与认证，保持默认即可，对数据包进行加密
authentication {
#认证类型
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
#设置VIP
virtual_ipaddress {
#vip
10.0.0.3
}
}
检查测试
测试流程，我们将主节点的keepalived进程停掉，然后查看主、备节点的IP变化，然后我们将主节点的keepalived服务启动，再次查看主、备节点的IP变化
#主节点操作
[root@master ~]# systemctl stop keepalived
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.20
#备节点操作
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.21 10.0.0.3
#主节点操作
[root@master ~]# systemctl start keepalived
[root@master ~]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - Keepalive Daemon (LVS and VRRP)
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Sat 2025-04-05 22:13:14 CST; 4s ago
Main PID: 1586 (keepalived)
Tasks: 2 (limit: 4519)
Memory: 1.9M
CPU: 7ms
CGroup: /system.slice/keepalived.service
├─1586 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
└─1587 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: WARNING - keepalived was built for newer Linux 5.15.27, running on Linux 5.15.0-135-generic #146-Ubuntu SMP Sat Feb 15 17:06:22 UTC 2025
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: Command line: '/usr/sbin/keepalived' '--dont-fork'
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: Configuration file /etc/keepalived/keepalived.conf
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: (Line 3) Unknown keyword 'route_id'
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: NOTICE: setting config option max_auto_priority should result in better keepalived performance
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: Starting VRRP child process, pid=1587
Apr 05 22:13:14 master Keepalived[1586]: Startup complete
Apr 05 22:13:14 master systemd[1]: keepalived.service: Got notification message from PID 1587, but reception only permitted for main PID 1586
Apr 05 22:13:14 master systemd[1]: Started Keepalive Daemon (LVS and VRRP).
Apr 05 22:13:14 master Keepalived_vrrp[1587]: (VI_1) Entering BACKUP STATE (init)
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.20
#备节点操作
[root@master ~]# hostname -I
10.0.0.21 10.0.0.3
经过上述的验证，我们发现这次VIP并没有在主节点恢复之后飘走，我们的非抢占模式搭建完成
基于keepalived实现nginx的高可用
高可用架构图示：
keepalived默认只会在服务器宕机，网络断开之后才会进行主备切换，默认情况下keepalived不会监控某一个服务的，这个时候我们应该怎么做呢？
我们可以定义一个脚本，监控某个服务，当服务关闭之后，停止当前系统上的keepalived就可以实现了。这里我们用nginx来实现，当然也可以搭配MySQL之类的服务进行使用
实现步骤
安装nginx和keepalived
两台服务器都安装nginx和keepalived，并且启动，nginx相关内容可以参考这篇文章-->《一文搞懂nginx》
编写脚本：
两台服务器都需要操作
[root@master ~]# cat check_nginx.sh
#!/bin/bash
nginx_count=`ss -lntup | grep 80 | wc -l`
if [ ${nginx_count} -eq 0 ];then
systemctl stop keepalived
fi
#添加执行权限
[root@master ~]# chmod +x check_nginx.sh
[root@master ~]# ll check_nginx.sh
-rwxr-xr-x 1 root root 122 Apr 5 22:24 check_nginx.sh*
修改keepalived配置文件，通过keepalived调用脚本
主节点配置文件
[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局定义部分
global_defs {
route_id lb01 #每一个keepalived的名字，当前网络中唯一
}
#定义监控脚本
vrrp_script check_nginx.sh {
#脚本位置
script /root/check_nginx.sh
#多久执行一次
interval 2
#权重
weight 1
#脚本执行用户
user root
}
#vrrp实例配置部分，用于配置VIP，设置主备
#VI_1 是vrrp实例名字，在同一对主备之间要一直，在当前keepalived软件中唯一
vrrp_instance VI_1 {
#主/备 MASTER主，BACKUP备，要大些
state BACKUP
#设置非抢占模式
nopreempt
#指定当前系统网卡
interface ens33
#同一对主备之间要保持一致
virtual_router_id 51
#优先级，数字越大优先级越高，设备建议：主>备 100 50
priority 100
#心跳间隔，多久发送一次vrrp数据包
advert_int 1
#授权与认证，保持默认即可，对数据包进行加密
authentication {
#认证类型
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
#设置VIP
virtual_ipaddress {
#label设置了别名
#10.0.0.3 dev eth0 label eth0:0
10.0.0.3
}
#这个vrrp实例 使用check_nginx.sh脚本
track_script {
check_nginx.sh
}
}
#重启keepalived
[root@master ~]# systemctl restart keepalived
[root@master ~]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - Keepalive Daemon (LVS and VRRP)
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Sat 2025-04-05 22:30:41 CST; 6s ago
Main PID: 1630 (keepalived)
Tasks: 2 (limit: 4519)
Memory: 2.9M
CPU: 46ms
CGroup: /system.slice/keepalived.service
├─1630 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
└─1631 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
Apr 05 22:30:41 master Keepalived[1630]: (Line 3) Unknown keyword 'route_id'
Apr 05 22:30:41 master Keepalived[1630]: NOTICE: setting config option max_auto_priority should result in better keepalived performance
Apr 05 22:30:41 master Keepalived[1630]: Starting VRRP child process, pid=1631
Apr 05 22:30:41 master Keepalived[1630]: Startup complete
Apr 05 22:30:41 master Keepalived_vrrp[1631]: SECURITY VIOLATION - scripts are being executed but script_security not enabled.
Apr 05 22:30:41 master systemd[1]: keepalived.service: Got notification message from PID 1631, but reception only permitted for main PID 1630
Apr 05 22:30:41 master systemd[1]: Started Keepalive Daemon (LVS and VRRP).
Apr 05 22:30:41 master Keepalived_vrrp[1631]: (VI_1) Entering BACKUP STATE (init)
Apr 05 22:30:42 master Keepalived_vrrp[1631]: VRRP_Script(check_nginx.sh) succeeded
Apr 05 22:30:42 master Keepalived_vrrp[1631]: (VI_1) Changing effective priority from 100 to 101
备节点配置文件
[root@master ~]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
#全局定义部分
global_defs {
route_id lb01 #每一个keepalived的名字，当前网络中唯一
}
#定义监控脚本
vrrp_script check_nginx.sh {
#脚本位置
script /root/check_nginx.sh
#多久执行一次
interval 2
#权重
weight 1
#脚本执行用户
user root
}
#vrrp实例配置部分，用于配置VIP，设置主备
#VI_1 是vrrp实例名字，在同一对主备之间要一直，在当前keepalived软件中唯一
vrrp_instance VI_1 {
#主/备 MASTER主，BACKUP备，要大些
state BACKUP
#设置非抢占模式
nopreempt
#指定当前系统网卡
interface ens33
#同一对主备之间要保持一致
virtual_router_id 51
#优先级，数字越大优先级越高，设备建议：主>备 100 50
priority 50
#心跳间隔，多久发送一次vrrp数据包
advert_int 1
#授权与认证，保持默认即可，对数据包进行加密
authentication {
#认证类型
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
#设置VIP
virtual_ipaddress {
#label设置了别名
#10.0.0.3 dev eth0 label eth0:0
10.0.0.3
}
#这个vrrp实例 使用check_nginx.sh脚本
track_script {
check_nginx.sh
}
}
#重启keepalived
[root@master ~]# systemctl restart keepalived
[root@master ~]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - Keepalive Daemon (LVS and VRRP)
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Sat 2025-04-05 22:32:35 CST; 19s ago
Main PID: 17167 (keepalived)
Tasks: 2 (limit: 4519)
Memory: 2.1M
CPU: 110ms
CGroup: /system.slice/keepalived.service
├─17167 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
└─17168 /usr/sbin/keepalived --dont-fork
Apr 05 22:32:35 master Keepalived[17167]: (Line 3) Unknown keyword 'route_id'
Apr 05 22:32:35 master Keepalived[17167]: NOTICE: setting config option max_auto_priority should result in better keepalived performance
Apr 05 22:32:35 master Keepalived[17167]: Starting VRRP child process, pid=17168
Apr 05 22:32:35 master Keepalived_vrrp[17168]: SECURITY VIOLATION - scripts are being executed but script_security not enabled.
Apr 05 22:32:35 master Keepalived[17167]: Startup complete
Apr 05 22:32:35 master systemd[1]: keepalived.service: Got notification message from PID 17168, but reception only permitted for main PID 17167
Apr 05 22:32:35 master systemd[1]: Started Keepalive Daemon (LVS and VRRP).
Apr 05 22:32:35 master Keepalived_vrrp[17168]: (VI_1) Entering BACKUP STATE (init)
Apr 05 22:32:35 master Keepalived_vrrp[17168]: VRRP_Script(check_nginx.sh) succeeded
Apr 05 22:32:35 master Keepalived_vrrp[17168]: (VI_1) Changing effective priority from 50 to 51
测试
可以停止nginx后查看VIP，在这里就不进行演示了，停止nginx命令systemctl stop nginx