12.4.1 主备切换机制与状态机

主备切换机制与状态机#

Keepalived 基于 VRRP 通过优先级与状态机完成主备选举与切换。实例启动进入 INIT，完成配置加载与接口初始化后转入 BACKUP 或 MASTER。MASTER 周期性发送 VRRP 广告，BACKUP 监听广告并在超时后触发选举或抢占。健康检查失败或接口异常会进入 FAULT 并释放 VIP。

原理草图（状态机与切换）：

示例：安装与基础配置（含命令解释）

# 安装 keepalived（RHEL/CentOS）
yum -y install keepalived
# 安装 keepalived（Debian/Ubuntu）
apt-get -y install keepalived

# 启动并设置开机自启
systemctl enable --now keepalived

# 验证版本
keepalived -v

主备配置示例（完整可用，含关键参数）
文件：/etc/keepalived/keepalived.conf

global_defs {
  router_id KA_NODE_A
  vrrp_garp_interval 1
  vrrp_gna_interval 1
}

vrrp_script chk_nginx {
  script "/usr/local/bin/check_nginx.sh"
  interval 2
  weight -20
  fall 2
  rise 2
}

vrrp_instance VI_1 {
  state MASTER               # 本节点初始角色
  interface eth0             # 绑定网卡
  virtual_router_id 51       # VRRP 组ID
  priority 150               # 优先级
  advert_int 1               # 广告间隔（秒）
  preempt_delay 5            # 抢占延迟
  authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 123456
  }
  virtual_ipaddress {
    192.168.10.100/24 dev eth0
  }
  track_script {
    chk_nginx
  }
}

健康检查脚本示例（与权重联动切换）
文件：/usr/local/bin/check_nginx.sh

#!/usr/bin/env bash
# 检查 Nginx 进程，失败返回非0触发降权/切换
if pgrep -x nginx >/dev/null 2>&1; then
  exit 0
else
  exit 1
fi

chmod +x /usr/local/bin/check_nginx.sh

主备切换与 VIP 漂移验证（含预期效果）

# 查看 VIP 是否已绑定在 MASTER
ip addr show dev eth0 | grep 192.168.10.100

# 观察 VRRP 广告（MASTER 节点）
tcpdump -n -i eth0 vrrp

# 停止 keepalived 触发切换（MASTER 上执行）
systemctl stop keepalived

# 在 BACKUP 上确认 VIP 接管
ip addr show dev eth0 | grep 192.168.10.100

命令解释要点：
- priority：优先级越高越易成为 MASTER，范围 1–254。
- advert_int：广告发送间隔；BACKUP 约在 3 * advert_int 超时。
- nopreempt：禁止抢占，优先级更高的备机不夺主。
- preempt_delay：抢占延迟，避免短暂抖动。
- weight：健康检查权重，脚本失败降低优先级或进入 FAULT。

排错与诊断示例（含命令解释）

# 查看 keepalived 服务状态与最近日志
systemctl status keepalived
journalctl -u keepalived -n 100 --no-pager

# 检查 VIP 是否存在
ip addr show dev eth0

# 检查 VRRP 报文是否到达
tcpdump -n -i eth0 vrrp

# 检查脚本执行结果
/usr/local/bin/check_nginx.sh; echo $?

常见问题定位：
- 未切换：检查 advert_int、priority、nopreempt 与脚本权限。
- VIP 未漂移：检查网卡名、virtual_ipaddress、ARP 是否被过滤。
- 频繁切换：加大 preempt_delay，调整健康检查 fall/rise。

练习题（动手验证）
1. 将 BACKUP 的 priority 提高 30 并允许抢占，观察是否夺主。
2. 修改 advert_int=2，测算切换时间是否接近 6 秒。
3. 故意停止 Nginx，验证 weight 触发降级切换。