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golang实现keepalived

王林

May 22, 2023 pm 08:38 PM

Golang实现Keepalived: 一个高可用性方案

在现代数据中心中，高可用性（HA）是至关重要的。当一个关键的网络组件失败时，业务连续性可以终止并导致重大成本或损失。 Keepalived作为一种负载均衡和故障转移软件，可以确保系统在单个组件故障时仍能正常运行。本文将介绍如何使用Golang实现Keepalived以实现高可用性解决方案。

Keepalived 简介

Keepalived是一个开源的负载均衡软件，可以保证业务在多服务器集群中的高可用性。当主服务器出现故障时，Keepalived会将任务转移到备份服务器，从而确保业务的连续性。 Keepalived使用VRRP协议，该协议允许多台服务器共享一个虚拟IP地址。当主服务器失败时，备份服务器接管虚拟IP地址并继续处理客户端请求，从而确保业务的连续性。除了提供故障转移功能之外，Keepalived还提供了健康检查，负载均衡等功能。

Golang实现Keepalived

Go是一种类似C的静态类型编程语言。它具有高效且并发性高的特点，在网络编程，web后端开发等领域很受欢迎。我们可以使用Golang编写一个简单但功能齐全的Keepalived实现。在此代码示例中，我们将使用net包来处理网络连接。

首先，我们需要定义几个结构体。为了实现VRRP协议，我们需要定义以下结构：

type VRRPHeader struct {
    ProtoVersion   byte
    Type           byte
    VirtualRouter  byte
    Priority       byte
    CountIPAddr    uint8
    CountAuth      uint8
    AdvertInterval uint16
    Checksum       uint16
    VrrpIpAddr     net.IP
    MasterIpAddr   net.IP
    AuthType       uint8
    AuthDataField  []byte
}

type VRRPMessage struct {
    Header VRRPHeader
    Body   []byte
}

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以上结构体定义的VRRP协议头包含以下字段：

ProtoVersion：VRRP版本号。
Type：VRRP类型( 值为1或2）。
VirtualRouter：虚拟路由器ID。
Priority：VRRP优先级。
CountIPAddr：记录VRRP信息的IP地址数。
CountAuth：VRRP消息中的身份验证数据的计数。
AdvertInterval：Advert间隔时间（以秒为单位）。
Checksum：校验和。
VrrpIpAddr：虚拟IP地址。
MasterIpAddr：主服务器IP地址。
AuthType：用于对VRRP消息进行身份验证的身份验证类型
AuthDataField：VRRP消息中的身份验证数据。

接下来是实现VRRP协议的函数：

const (
    VRRP_VERSION = 3
    VRRP_TYPE = 1
    VRRP_GROUP_ID = 1
    VRRP_PRIORITY = 100
    ADVERT_INTERVAL = 1
)

func CreateVRRPMessage() VRRPMessage {
    var message VRRPMessage
    message.Header.ProtoVersion = VRRP_VERSION
    message.Header.Type = VRRP_TYPE
    message.Header.VirtualRouter = VRRP_GROUP_ID
    message.Header.Priority = VRRP_PRIORITY
    message.Header.CountIPAddr = 1
    message.Header.CountAuth = 0
    message.Header.AdvertInterval = ADVERT_INTERVAL
    message.Header.Checksum = 0
    message.Header.VrrpIpAddr = net.IPv4(192, 168, 1, 1)
    message.Header.MasterIpAddr = net.IPv4(10, 0, 0, 1)
    message.Header.AuthType = 0

    buf := new(bytes.Buffer)
    binary.Write(buf, binary.BigEndian, message.Header)
    message.Body = buf.Bytes()
    crc := crc32.ChecksumIEEE(message.Body)
    binary.BigEndian.PutUint16(message.Body[6:8], uint16(crc))
    return message
}

func SendVRRPMessage(iface *net.Interface, destIP net.IP, message VRRPMessage) error {
    socket, err := net.DialUDP("udp4", nil, &net.UDPAddr{IP: destIP, Port: 112})
    if err != nil {
        return err
    }
    defer socket.Close()

    addr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", iface.Name)
    if err != nil {
        return err
    }

    err = syscall.Bind(socket.FileDescriptor(), addr)
    if err != nil {
        return err
    }

    socket.WriteToUDP(message.Body, &net.UDPAddr{IP: destIP, Port: 112})
    return nil
}

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以上代码定义了一个VRRP协议消息的结构体和发送VRRP消息的函数。您可以使用CreateVRRPMessage函数创建VRRP消息。这会初始化VRRP协议头的各种字段。使用SendVRRPMessage函数可以将VRRP消息发送到指定的IP地址。它还需要接口的名称，以便将数据包路由到正确的网络接口。

完成以上代码后，我们只需要在主更新循环中创建VRRP消息并定期发送即可。这里是一个样例程序示例：

func main() {
    iface, err := net.InterfaceByName("eth0")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error getting interface: ", err)
        return
    }

    destIP := net.IPv4(224, 0, 0, 18)

    for {
        message := CreateVRRPMessage()
        err := SendVRRPMessage(iface, destIP, message)
        if err != nil {
            fmt.Println("Error sending VRRP message: ", err)
        }
        time.Sleep(time.Duration(message.Header.AdvertInterval) * time.Second)
    }
}

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以上代码会每1秒向224.0.0.18地址发送一个VRRP消息。在真实情况下，您需要在多个服务器上运行这个程序，并确保它们使用相同的虚拟IP地址和VRRP优先级。