keepalived

VRRP协议简介

随着Internet的迅猛发展，基于网络的应用逐渐增多。这就对网络的可靠性提出了越来越高的要求。斥资对所有网络设备进行更新当然是一种很好的可靠性解决方案；但本着保护现有投资的角度考虑，可以采用廉价冗余的思路，在可靠性和经济性方面找到平衡点。

虚拟路由冗余协议就是一种很好的解决方案。在该协议中，对共享多存取访问介质（如以太网）上终端IP设备的默认网关(Default Gateway)进行冗余备份，从而在其中一台路由设备宕机时，备份路由设备及时接管转发工作，向用户提供透明的切换，提高了网络服务质量。

协议概述

在基于TCP/IP协议的网络中，为了保证不直接物理连接的设备之间的通信，必须指定路由。目前常用的指定路由的方法有两种：一种是通过路由协议（比如：内部路由协议RIP和OSPF）动态学习；另一种是静态配置。在每一个终端都运行动态路由协议是不现实的，大多客户端操作系统平台都不支持动态路由协议，即使支持也受到管理开销、收敛度、安全性等许多问题的限制。因此普遍采用对终端IP设备静态路由配置，一般是给终端设备指定一个或者多个默认网关(Default Gateway)。静态路由的方法简化了网络管理的复杂度和减轻了终端设备的通信开销，但是它仍然有一个缺点：如果作为默认网关的路由器损坏，所有使用该网关为下一跳主机的通信必然要中断。即便配置了多个默认网关，如不重新启动终端设备，也不能切换到新的网关。采用虚拟路由冗余协议 (Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)可以很好的避免静态指定网关的缺陷。

在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。

VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体；
虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。

一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器。

处于同一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色：主控路由器和备份路由器。一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。

VRRP协议使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控，负责ARP相应和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。当由于某种原因主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。由于此切换非常迅速而且不用改变IP地址和MAC地址，故对终端使用者系统是透明的。

工作原理

一个VRRP路由器有唯一的标识：VRID，范围为0—255。该路由器对外表现为唯一的虚拟MAC地址，地址的格式为00-00-5E-00-01-[VRID]。

主控路由器负责对ARP请求用该MAC地址做应答。这样，无论如何切换，保证给终端设备的是唯一一致的IP和MAC地址，减少了切换对终端设备的影响。

VRRP控制报文只有一种：VRRP通告(advertisement)。它使用IP多播数据包进行封装，组地址为224.0.0.18，发布范围只限于同一局域网内，这保证了VRID在不同网络中可以重复使用。为了减少网络带宽消耗，只有主控路由器才可以周期性的发送VRRP通告报文。备份路由器在连续三个通告间隔内收不到VRRP或收到优先级为0的通告后启动新的一轮VRRP选举。

主路由器选举

在VRRP路由器组中，按优先级选举主控路由器，VRRP协议中优先级范围是0—255。

若VRRP路由器的IP地址和虚拟路由器的接口IP地址相同，则称该虚拟路由器作VRRP组中的IP地址所有者；IP地址所有者自动具有最高优先级：255。优先级0一般用在IP地址所有者主动放弃主控者角色时使用。可配置的优先级范围为1—254。

优先级的配置原则可以依据链路的速度和成本、路由器性能和可靠性以及其它管理策略设定。主控路由器的选举中，高优先级的虚拟路由器获胜，因此，如果在VRRP组中有IP地址所有者，则它总是作为主控路由的角色出现。

对于相同优先级的候选路由器，按照IP地址大小顺序选举。

VRRP还提供了优先级抢占策略，如果配置了该策略，高优先级的备份路由器便会剥夺当前低优先级的主控路由器而成为新的主控路由器。

安全认证

为了保证VRRP协议的安全性，提供了两种安全认证措施：明文认证和IP头认证。

明文认证方式要求：在加入一个VRRP路由器组时，必须同时提供相同的VRID和明文密码。适合于避免在局域网内的配置错误，但不能防止通过网络监听方式获得密码。

IP头认证的方式提供了更高的安全性，能够防止报文重放和修改等攻击。

**keepalived的脑裂 **

1、什么是脑裂

在高可用系统中，作为主备节点的两台服务器，可能因为一些比如说网络断开，两台机器的心跳检测会认为主挂了，但是主其实是正常的，只是网络断开了，心跳检测没法检查到主还活着，由于主从之间失去了联系，都以为是对方发生了故障，所以两个节点都会主动的抢占资源，争抢应用服务，争抢VIP，这样就发发生一些严重的后果，或者资源被瓜分了、或者是两边的节点都启动不起来了、或者是都起来了，但是同时读写共享存储，导致数据损坏。

2、脑裂产生的原因

• 高可用服务器对之间心跳线链路发生故障，导致无法正常通信

1. 因心跳线断开（包括网线断裂、水晶头松动等物理原因）
2. 因网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题（网卡直连）
3. 因心跳线间连接的设备故障（网卡及交换机）
4. 因仲裁的机器出问题（采用仲裁的方案）

• 高可用服务器上开启了 iptables防火墙阻挡了心跳消息传输
• 高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确，导致发送心跳失败
• 其他服务配置不当等原因，如心跳方式不同，心跳广插冲突、软件Bug等

3、脑裂常见的解决方案

在实际生产环境中，我们可以从以下几个方面来防止裂脑问题的发生：

• 同时使用串行电缆和以太网电缆连接，同时用两条心跳线路，这样一条线路坏了，另一个还是好的，依然能传送心跳消息
• 当检测到裂脑时强行关闭一个心跳节点（这个功能需特殊设备支持，如Stonith、feyce）。相当于备节点接收不到心跳消患，通过单独的线路发送关机命令关闭主节点的电源
• 做好对裂脑的监控报警（如邮件及手机短信等或值班）.在问题发生时人为第一时间介入仲裁，降低损失。例如，百度的监控报警短倍就有上行和下行的区别。报警消息发送到管理员手机上，管理员可以通过手机回复对应数字或简单的字符串操作返回给服务器.让服务器根据指令自动处理相应故障，这样解决故障的时间更短.

当然，在实施高可用方案时，要根据业务实际需求确定是否能容忍这样的损失。对于一般的网站常规业务。这个损失是可容忍的。