keepalived的工作原理和脑裂
一、Keepalived工作原理
- keepalived是一个用于实现高可用和负载均衡的服务，主要基于虚拟路由协议，解决了nginx一台机器的单点故障问题。
- 通过将两台nginx都配置keepalived，让两天nginx互为主机和备机；且keepalived通过 VRRP 协议和健康检查机制来实现 nginx 的主备互换。
- keepalived 会为 nginx 分配一个虚拟 IP，客户端通过该虚拟IP地址 访问 nginx 服务。当主机故障时，keepalived 会将虚拟ip地址漂移到备机上，客户端无需修改配置即可继续访问服务
- 两台nginx中优先级高（权重数字越大，优先级越高）的为主机，主机上会有承载域名的虚拟ip地址，负责对外提供服务，备机则一直监测主机心跳线，随时待命。
- keepalived 会定期检查 nginx 的健康状态，（检查 nginx 进程是否运行；检查 nginx 的监听端口是否可用），如果检查到主机nginx挂了，且在一定时间内没有再次启用，keepalived 会认为主机不可用，并触发故障转移。
- 当主机故障时，keepalived 会停止向主机发送 VRRP 通告。备机在超时时间内没有收到主机的心跳线起跳时，会知道主机故障了，这时，备机会马上接替成为新的主机并绑定虚拟 IP地址。备机直接接管 nginx 服务，客户端流量被引导到成为新的主机的备机上。
- 当原主机恢复后会先判断谁的优先级高，如果原主机优先级高，则虚拟IP会再漂移到原主机上，如果原备机（新主机）优先级高，则虚拟IP会留着原备机上，不会产生漂移。
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二、什么是脑裂
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(1)脑裂是指
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在keepalived监测多台nginx服务器时，发生多个nginx服务器同时认为自己是主机，并同时持有虚拟 IP，从而引发服务冲突和数据不一致的问题。脑裂会严重影响系统的可用性和数据完整性。
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(2)产生脑裂的原因：
- 网络分区：主机和备机之间的网络连接中断，导致它们无法互相通信（备机监测不到主机心跳线）。
- VRRP通关丢失：由于网络拥塞、配置错误或硬件故障，VRRP 通告未能及时到达备机，此时备机就会认为主机挂了，将自己提升为主机。
- 优先级配置错误：如果在keepalived配置文件中多个nginx服务器的优先级配置相同，可能会导致这些nginx服务器同时认为自己是主机。
- 系统资源不足：可能由于主机硬件资源不足，无法及时处理 VRRP 通告，导致通信超时，这时，备机会认为主机坏了，然后提升自己为主机。
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（3）脑裂的影响
- VIP 冲突：多个nginx服务同时绑定相同的虚拟 IP，导致同一个网关内的IP地址冲突，客户端无法正常访问服务。
- 数据不一致：多个nginx服务器同时处理写操作，可能导致数据不一致或损坏、资源浪费。
- 服务中断：客户端可能会被分配到不同的nginx服务器上，导致请求中断或服务不可用。
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（4）日常如何检查防止脑裂
- 日志检查：查看 Keepalived 的日志（通常位于 /var/log/messages 或 /var/log/syslog），查是否有多个nginx同时声明自己是主机。
- 网络检查：使用ping检查主机和备机之间的网络连通性。
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虚拟ip检查：使用ip a或ifconfig 检查是否有多个nginx服务器同时绑定了相同的相同的虚拟ip。（5）如何防止脑裂
- 在配置优先级时，确保主机和备机的优先级不同，且主机的优先级要高于备机的优先级。
- 使用非抢占模式，在主机和备机上配置 nopreempt，防止原主机恢复后出现抢占虚拟IP的情况
- 配置多播方式或者单播方式，确保 VRRP 通告能够正常传输。如果多播不可靠，可以配置单播模式
- 增加健康检查，使用 keepalived 的健康检查功能，确保只有健康的ningx服务器才能成为主机。
- 使用冗余网络，使用多条心跳线来避免单点故障问题。
- 配置相应的仲裁机制，引入第三方仲裁机制（比如，外部脚本），在脑裂发生时决定那个ningx提升为主机，并应继续提供服务。