使用 keepalived 实现虚拟IP + IP漂移

这段时间在调研 MySQL HA 方面的东西，看到大多数实现方法都是通过虚IP + IP 漂移实现，所以打算先将此过程实现一下。

虚IP，就是一个未分配给真实主机的IP，也就是说对外提供数据库服务器的主机除了有一个真实IP外还有一个虚IP，使用这两个 IP 中的任意一个都可以连接到这台主机，所有项目中数据库链接一项配置的都是这个虚IP，当服务器发生故障无法对外提供服务时，动态将这个虚IP切换到备用主机。这个切换的过程我们称之为IP漂移

其实现原理主要是靠 TCP/IP 的 ARP 协议。因为 IP 地址只是一个逻辑地址，在以太网中 MAC 地址才是真正用来进行数据传输的物理地址，每台主机中都有一个 ARP缓存，存储同一个网络内的IP地址与 MAC 地址的对应关系，以太网中的主机发送数据时会先从这个缓存中查询目标 IP 对应的MAC地址，会向这个 MAC 地址发送数据。操作系统会自动维护这个缓存。这就是整个实现的关键。

我们可以通过 Keepalived 来实现这个过程。 Keepalived 是一个基于 VRRP 协议（Virtual Router Redundancy Protocol，即虚拟路由冗余协议）来实现的LVS（负载均衡器）服务高可用方案，可以利用其来避免单点故障。

一个 LVS 服务会有2台服务器运行 Keepalived，一台为主服务器（MASTER），另一台为备份服务器（BACKUP），但是对外表现为一个虚拟IP，主服务器会发送特定的消息给备份服务器，当备份服务器收不到这个消息的时候，即主服务器宕机的时候，备份服务器就会接管虚拟IP，这时就需要根据 VRRP 的优先级来选举一个 backup 当 master，保证路由器的高可用，继续提供服务，从而保证了高可用性。

先来准备两台机器，IP地址如下：

1 2	lc1: 172.24.8.101 lc7: 172.24.8.107

我们现在要实现添加一个虚IP：172.24.8.150，当 lc1 机器正常时，172.24.8.150 指向 lc1，当 lc1 出现故障时指向 lc7。

此时通过 ping 可以看到 172.24.8.150 是无法 ping 通的。

在这两台机器上分别安装 Keepalived

1	$ sudo yum install -y keepalived

配置 Keepalived

lc1 的配置

$ cat keepalived.conf
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface enp7s0f0
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        172.24.8.150
    }
}

lc7 的配置

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface enp7s0f0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        172.24.8.150
    }
}

启动 lc1 和 lc7 上的 Keepalived 服务

1	sudo systemctl restart keepalived.service

将 Keepalived 加入开机启动项

1	sudo systemctl enable keepalived.service

测试

通过 ping 172.24.8.150 发现已经可以通了。

查看 lc1 的 IP信息

$ ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
    link/ether 6c:92:bf:0d:09:47 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.24.8.101/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 172.24.8.150/32 scope global enp7s0f0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:947/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

其中可以看到 inet 172.24.8.150/32 scope global enp7s0f0，说明现在 lc1 是作为虚拟IP的 master 来运行的。

查看 lc7 的 IP信息

$ ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
    link/ether 6c:92:bf:0d:21:49 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.24.8.107/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:2149/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

此时 lc7 中没有虚拟IP 的信息。

验证 Failover

我们手动停止 lc1 上的 Keepalived 服务：

1	sudo systemctl stop keepalived.service

此时 lc1 的 IP信息为：

$ ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
    link/ether 6c:92:bf:0d:09:47 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.24.8.101/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:947/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到 lc1 已经不在有虚拟IP 的信息了。

查看 lc7 的 IP信息：

ip addr show enp7s0f0
2: enp7s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
    link/ether 6c:92:bf:0d:21:49 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.24.8.107/24 brd 172.24.8.255 scope global enp7s0f0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 172.24.8.150/32 scope global enp7s0f0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::6e92:bfff:fe0d:2149/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到 lc7 的 IP信息中已经有虚拟IP 172.24.8.150 的信息了。

此时如果再把 lc1 上的 Keepalived 启动，可以看到虚拟IP 又重新绑定到了 lc1 上。