在Linux中，keepalive工作原理是什么及如何做到健康检查？

Keepalived 是一个用于 Linux 系统的高可用性解决方案，它主要通过 Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) 协议来实现网络服务的高可用性和故障转移。其核心功能包括故障切换和健康检查，广泛应用于 LVS 负载均衡集群以及其他需要高可用性的场景。下面是 Keepalived 工作原理及其健康检查机制的详细介绍：

1. Keepalived 工作原理

1. VRRP 协议基础：

   • VRRP 是一种容错协议，旨在通过创建一个虚拟路由器来提供默认网关的冗余。这个虚拟路由器有一个虚拟 IP 地址（VIP）和一个虚拟 MAC 地址，客户端会将这个 VIP 设置为它们的默认网关。
   • 在 Keepalived 配置中，至少有两个节点：一个是主节点（MASTER），另一个是备份节点（BACKUP）。它们都运行 VRRP 协议，竞争成为 VIP 的拥有者。
   • 主节点周期性地发送 VRRP 通告报文（多播到 224.0.0.18），告诉备份节点它仍在运行。备份节点监听这些报文，以确认主节点的状态。

2. 优先级与状态转换：

   • 每个 VRRP 节点都有一个优先级，优先级高的节点将成为 MASTER。如果 MASTER 节点停止发送 VRRP 报文（比如因为故障或网络问题），BACKUP 节点在超时后（默认3秒）没有收到通告，它会认为 MASTER 故障，并且如果它的优先级足够高（或成为最高），它会接管 VIP，成为新的 MASTER。

3. 健康检查：

   • Keepalived 支持多种健康检查方法，确保真实服务器（real servers）或服务本身的健康状况。
   • 脚本检查：通过 vrrp_script 配置，可以定义一个外部脚本来检测特定服务（如 HTTP、数据库等）的健康状态。脚本定期执行，根据其返回值（0 表示成功，非0 表示失败）调整 VRRP 优先级或直接关闭 Keepalived 进程。
   • HTTP/HTTPS GET：可以直接配置 Keepalived 使用 HTTP 或 HTTPS GET 请求检查指定的 URL，通过响应的状态码来判断服务是否健康。
   • TCP/UDP 连接检查：对于基于 TCP 或 UDP 协议的服务，可以配置 Keepalived 去尝试建立连接或发送数据包，根据响应情况判断服务状态。

4. 故障恢复与通知：

   • 当故障节点恢复并重新上线时，如果它之前是 MASTER，但发现当前已有其他节点作为 MASTER 在运行，它会自动降级为 BACKUP，等待下一次选举机会。
   • 通过配置，Keepalived 可以发送邮件或其他形式的通知给管理员，告知状态变化或故障发生。

2. 如何做到健康检查

健康检查是通过在 Keepalived 配置文件中定义 vrrp_instance 和 vrrp_script 完成的。一个基本步骤如下：

1. 定义健康检查脚本：编写一个 shell 脚本，该脚本负责检查特定服务的状态，例如检查 Web 服务器的 HTTP 端口是否响应。

2. 配置 vrrp_script：

   vrrp_script chk_http {
       script /path/to/check_http.sh    # 检查脚本路径
       interval 5                      # 执行间隔，单位秒
       timeout 3                       # 超时时间，单位秒
       rise 2 fall 2                   # 成功和失败的阈值
   }
   

   这里，rise 表示连续几次成功即认为服务恢复，fall 表示连续几次失败则认为服务故障。

3. 在 vrrp_instance 中引用脚本：

   vrrp_instance VI_1 {
       state MASTER/BACKUP             # 节点状态
       interface eth0                 # 监听的网络接口
       virtual_router_id 51           # VRRP 组ID
       priority 100                   # 优先级
       advert_int 1                   # 通告间隔
       track_script {
           chk_http                    # 引用健康检查脚本
       }
       # 其他配置...
   }
   

   当 track_script 指定的脚本状态改变时，会影响 VRRP 优先级，从而触发主备切换。

综上所述，通过上述配置，Keepalived 不仅实现了高可用性，还通过健康检查机制确保了服务的稳定性和可靠性。