简述
Keepalived: 是一个用 C 语言编写的路由软件，该软件项目的主要目标是为 GNU/Linux 系统和基于 GNU/Linux 的基础设施提供简单而强大的 负载均衡 以及 高可用。负载均衡框架依赖著名和广泛使用的 IPVS 内核模块，提供 第四层的负载均衡。
keepalived 实现了一套检查器，可根据服务器状态动态地、自适应地维护以及管理服务器池，以达到负载均衡。另外，其 HA（高可用）是使用 VRRP 协议实现的。为了实现最快的网络故障检测，keepalived 还实现了 BFD 协议。截至本文发布前，keepalived 最新版本为 2.3.2（2024年12月21日）。
您可以该链接访问其他更多的信息 —— https://keepalived.org/
github 存储库 —— https://github.com/acassen/keepalived
术语解释
第四层的负载均衡（四层负载均衡）：我们常说的 ISO/OSI 七层模式是指 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。ISO/OSI 只是一个理论的参考模型，现实中并不存在，一般使用的是 TCP/IP 五层模型。工作在第四层，即能够对 "IP地址 + 端口" 进行负载均衡。
IPVS（IP Virtual Server，IP虚拟服务器）：是一种通过 Linux 内核实现的负载均衡技术，LVS 也是利用该技术实现的负载均衡能力，更多介绍请参阅这里 —— http://www.linuxvirtualserver.org/index.html
VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）：从名称就可以知道，该协议可以避免由于 LAN 网网关的单点故障而导致的网络中断，它能够在不改变组网的情况下，将多个网关加入一个组中，虚拟成一个虚拟网关，有了虚拟网关，也就有了 虚拟IP地址（VIP）。
- 协议版本有 VRRPv2 和 VRRPv3
- VRRPv2 适用于 IPv4 网络；VRRPv3 适用于 IPv4 和 IPv6 两种网络
- Advertisemen 报文，目的IP地址 224.0.0.18，目的 MAC地址 01-00-5e-00-00-12
网关：也叫默认路由， 是一台拥有路由功能的网络设备，可以是路由器，也可以是一台电脑，但前提必须拥有一定的功能，其最主要的是 NAT转发 以及分隔广播域功能。可简单理解为只要 LAN 网处理不了的数据包，都交给网关来处理。通常所说的的网关指的是工作在第三层的路由器。
工作原理
最简单的网络拓扑中，它是这样的：
正常情况下，若终端想要访问 WAN 的资源，则路由器（网关）会根据路由表将数据包进行三层的转发。当路由器（网关）出现任意的故障时，则 LAN 网的所有终端设备无法访问 WAN 网，我们将这种故障称为 网关单点故障。
我们知道，任意的终端设备（手机、电脑、平板等），它的网关都只能配置一个，不管你是通过手工静态配置还是通过 DHCP 。为了避免网关的单点故障，此时可通过部署多个网关来解决，那么如何让多个网关协同工作且不会互相冲突呢？答案是 VRRP。比如说，有两台网关设备，它们 LAN网 物理网卡的 IP地址 是肯定不能相同的。但这也带来一个问题，就是如果某一个终端填写的网关是故障网关的其中一个，那就需要人工干预，达不到冗余的效果（不能自动的切换网关）。
Q：VRRP 是如何工作的？
当有一组两台网关设备时，若使用了 VRRP 这个协议，这两台网关设备的相应端口会协商出一个 主（Master） 和 备（Backup），当然你可以通过调整 priority 的值指定谁是 主 谁是 备，值范围为 0-255（手工能配置的值为 1-254），值数字越大，优先级越高 。终端设备的网关就是那个 虚拟IP地址（VIP）。
注：由几台网关组成的虚拟网关又称为 VRRP备份组
当两台网关都正常时，一旦两台网关设备完成了 VRRP 配置，则 Master 网关会一直向 Backup 网关周期性地发 Advertisement 报文， 以报告组的其他设备，自己处于正常状态，Backup 网关则会监听来自 Master 网关的报文。此时请求、转发、响应的过程是：终端 <——> 交换机 <——> Master网关 <——>光猫 <——> WAN
当 Master网关 发生了故障，若 Backup网关 在 Master_Down_Interval 时间内未收到来着 Master网关的 Advertisement 报文，会立即成为 Master网关，由于成为了 Master网关，则也会周期性的发送 Advertisement 报文。此时请求、转发、响应的过程是：终端 <——> 交换机 <——> Backup网关（Master） <——>光猫 <——> WAN
当 Master网关从故障中恢复过来，VRRP 里有个东西叫 抢占模式（preempt mode），若发现我的 priority 值比你的高，于是把 Master 抢过来，重新成为 Master网关。此时请求、转发、响应的过程是：终端 <——> 交换机 <——> Master网关 <——>光猫 <——> WAN
Q：是不是一定要 Master网关 故障才能发生主备切换？
并不是。若 Master网关 与 交换机 之间的链路故障了，也是可以切换的，因为 Backup网关 收不到它的报文。
Q：初始状态下，若两台网关的 priority 值一样，怎么协商出 Master 和 Backup？
根据物理网卡的IP地址大小，大的那个会成为 Master。
Q：VRRP 组里的网关成员数量一定要 2 台吗？
不是，是至少 2 台。
Q：主备切换再到旧 Master 恢复，priority 值高这个旧 Master 一定能够成为Master吗？
不一定，要看是抢占模式还是非抢占模式。
Q：VRRP 中的 VRID 是什么？
用来标识每一组 VIP，值范围为 1~255
Q：为什么需要 BFD？
BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）：一种基于 RDC 2880 标准的高速检测机制，两个系统建立了 BFD 会话后，在它们之间的通道上周期性地发送 BFD 报文，如果一方在协商的检测时间内没有接收到 BFD 报文，则认为这条双向通道上发生了故障。上层协议通过BFD感知到链路故障后可以及时采取措施，进行故障恢复。
在实际的企业与IDC中，网络中断会严重的影响业务正常运行并造成重大损失，为了提高可靠性，网络设备需要尽快检测与相邻设备间的通信故障，以便采取正确的措施保证业务正常运行。
有些同学可能会想到 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系），它是通过硬件检测信号来检测链路故障，但并不是所有的介质都能提供硬件检测。此时，应用就要依靠上层协议自身的 Hello 报文机制来进行故障检测。上层协议的检测时间通常在秒级，当数据传输速率达到GB级时，秒级检测时间内，大量数据将会丢失。在三层网络中，Hello 报文检测机制无法针对所有路由来检测故障（如静态路由），这对系统间互联互通定位故障造成困难。
BFD 协议就是在这种背景下产生的，BFD 提供了一个通用的、标准化的、与介质和协议无关的快速故障检测机制，它具有以下优点：
- 提供轻负荷、短周期的故障检测，故障检测时间可达到毫秒级，可靠性更高。
- 支持多种故障检测，如接口故障、数据链路故障、转发引擎本身故障等。
- 不依赖专有硬件，能够对任何介质、任何协议层进行实时检测。
通常来说 ，BFD 不能独立运行，而是作为辅助与接口状态或路由协议（如静态路由、OSPF、IS-IS、BGP等）联动使用。
