Keepalived的工作原理是什么？

Keepalived 是一个在 Linux 系统中广泛使用的软件，用于实现高可用性（High Availability, HA）和负载均衡。它的核心工作原理基于 Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) 协议，旨在避免单点故障，确保关键服务如 Web 服务器、数据库服务器等的不间断运行。以下是 Keepalived 工作原理的详细说明：

1. VRRP 协议基础

1. 虚拟路由器 (VRID): Keepalived 使用 VRRP 协议定义一组物理服务器为一个虚拟路由器，这些服务器共享一个虚拟 IP 地址（VIP，Virtual IP）。这个虚拟路由器有一个唯一的标识符，即 VRID。

2. 角色划分: 在虚拟路由器组内，服务器分为两种角色：Master 和 Backup。Master 负责处理所有发往 VIP 的流量，而 Backup 服务器则处于待命状态，准备在 Master 故障时接管服务。

3. 优先级机制: 每个服务器都有一个 VRRP 优先级，优先级高的服务器成为 Master。默认情况下，优先级可以在配置文件中设定，范围是 1 到 255，数值越大优先级越高。

2. Keepalived 的核心模块

• Core 模块：负责启动和维护 Keepalived 进程，加载配置文件，以及进行基本的系统管理和信号处理。

• Check 模块：执行健康检查，监测本地系统或远程服务的可用性。例如，检查网络接口状态、连接数据库或HTTP服务是否响应等，这些检查结果会影响服务器的 VRRP 优先级，从而影响 Master 选举。

• VRRP 模块：实现了 VRRP 协议，负责 Master 和 Backup 服务器之间的通信，以及 Master 故障时的自动切换。Master 会周期性地发送 VRRP 通告报文（多播到 224.0.0.18），表明自己的活动状态。Backup 服务器监听这些报文，如果没有收到，会根据优先级重新选举新的 Master。

3. 故障切换过程

1. 正常运行: Master 节点定期发送 VRRP 通告报文，表明其活性。

2. 故障检测: 当 Backup 节点停止接收到 Master 发送的 VRRP 报文，或通过 Check 模块检测到 Master 不可用时，会触发故障切换机制。

3. 角色切换: Backup 节点根据优先级确定是否有资格成为新的 Master。如果有更高的优先级或同等优先级但IP地址较大（这是VRRP协议中的一个规则），则会接管 VIP，成为新的 Master，开始处理流量。

4. 服务接管: 新的 Master 会立即开始响应发往 VIP 的请求，确保服务不中断。

4. 快速切换与稳定性

Keepalived 设计了快速故障检测和切换机制，确保在 Master 故障后，Backup 能够在极短时间内（通常小于1秒）接管服务，减少服务中断时间。同时，通过健康检查和优先级管理，保障了系统的稳定性和可靠性。

综上所述，Keepalived 通过 VRRP 协议和其内部的模块设计，实现了服务的高可用性，确保了即使在服务器故障的情况下，也能迅速无缝地转移服务，维持业务连续性。