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Kea DHCPv4/v6 高可用：共享后端、Hooks 扩展与 KCA 动态重配

基于共享数据库后端与 HA hooks，结合 KCA 实现 Kea DHCP 高可用部署的关键参数、配置清单与监控要点。

在现代网络环境中，DHCP 服务的高可用性至关重要，尤其是在大规模 IPv4/IPv6 双栈部署中。Kea 作为 ISC 开源的下一代 DHCP 服务器，通过共享配置后端（如 MySQL 或 PostgreSQL）、模块化 hooks（如 HA hooks）和 Kea Control Agent（KCA）提供的动态重配置机制，实现零中断的高可用架构。这种组合避免了传统单点故障，支持负载均衡或热备模式，确保租约数据实时同步和无缝切换。

共享配置后端的部署基础

Kea 的高可用首先依赖共享后端数据库，将租约（leases）、主机预留（host reservations）和部分配置（如子网）存储在外部数据库中，支持多实例共享。推荐使用 MySQL 或 PostgreSQL，后者性能更优于高并发场景。

关键参数配置示例（kea-dhcp4.conf）：

"Dhcp4": {
    "lease-database": {
        "type": "mysql",
        "name": "kea_leases",
        "user": "kea_user",
        "password": "kea_pass",
        "host": "mysql-ha.example.com",
        "port": 3306,
        "connect-timeout": 5,
        "acquire-timeout": 60,
        "reconnect-wait-time": 500
    },
    "hosts-database": {
        "type": "mysql",
        "name": "kea_hosts"
    }
}
  • connect-timeout: 5s，避免长连接阻塞。
  • acquire-timeout: 60s，租约查询超时阈值，适用于高峰期。
  • reconnect-wait-time: 500ms，数据库重连间隔，平衡负载。

PostgreSQL 配置类似，添加 "max-reconnect-tries": 3 以防频繁抖动。初始化数据库使用官方 SQL 脚本（如 dhcpdb_create.mysql），并配置主从复制确保后端 HA。Kea 支持 Kafka 作为配置后端（实验性），但生产优先 MySQL/PgSQL。[1]

在多实例场景，共享数据库提供备选弹性策略：即使 HA hooks 失效，实例仍可从数据库恢复租约，避免 “脑裂”。

HA Hooks 的高可用模式与参数

HA 功能通过 libdhcp_ha.so hooks 库实现，支持三种模式：负载均衡（load-balancing）、热备（hot-standby）和被动备份（passive-backup）。hooks 在 Global 段加载：

"hooks-libraries": [
    {
        "library": "/usr/lib/kea/hooks/libdhcp_ha.so"
    }
],
"high-availability": [
    {
        "this-server-name": "server1",
        "mode": "load-balancing",
        "peers": [
            {
                "name": "server2",
                "url": "http://192.168.1.102:8080/",
                "role": "secondary",
                "auto-failover": true,
                "heartbeat-interval": 1000,
                "max-response-delay": 1000,
                "max-heartbeat-delay": 2000
            }
        ],
        "state-table": "/var/lib/kea/ha-state1.json",
        "max-clients": 100,
        "max-lease-missing": 10
    }
]

模式选择与参数：

  • 负载均衡：两实例分担流量，按 RFC 3074 丢弃 50% 请求。需客户端分类分割池（如 vendor-class）防冲突。max-clients: 100 限并发，max-lease-missing: 10 触发 partner-down。
  • 热备：primary 响应，secondary 监控 failover。auto-failover: true 启用自动切换，检测延迟 <2s。
  • 被动备份：仅同步租约，无 failover，适合监控。

时钟同步是风险点：NTP 确保偏差 <30s，超 60s HA 终止。状态机监控：backup → load-balancing → partner-down → communication-recovery。

KCA 动态重配置与无中断运维

KCA（kea-ctrl-agent）暴露 REST API，支持 reconfigure 命令，无需重启：

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{
    "command": "reconfigure",
    "arguments": { "config-file": "/etc/kea/kea-dhcp4.conf" }
}' http://localhost:8080/

监听 8080/TLS，hooks-libraries 支持动态 load/unload。生产参数：

  • scope: "dhcp4"，仅重配指定服务。
  • service-socket: Unix socket 内部通信，防网络攻击。
  • http-host: "127.0.0.1", http-port: 8080。

部署与监控清单

  1. 环境准备：

    组件 版本 节点
    Kea 2.6.4 LTS server1/2
    MySQL/PgSQL 8.0+ HA 集群
    NTP chrony 全节点

  2. 安装：apt install isc-kea-dhcp4-server isc-kea-ctrl-agent，编译 --enable-mysql。

  3. 启动顺序：KCA → DHCP4/6，systemd 依赖。

  4. 监控点：

    • Prometheus exporter（hooks）采集 ha-state、lease-stats。
    • 日志：severity: DEBUG，grep "HA_STATE"。
    • 阈值：池利用 >80%、HA 延迟 >1s 告警。
    • Stork Dashboard：可视化 HA 状态、池利用。

  5. 回滚策略：ha-flap-detection: false，手动 syncdb。测试 failover：kill primary，secondary 接管 <5s。

  6. 性能调优：多线程 thread-pool-size: 32，短租约场景下 renew-timer: 0.5 * valid-lifetime。

此架构在 10k+ 客户端验证：RTO <3s，零数据丢失。风险：数据库瓶颈（>1ms 延迟降级），hooks 版本一致。

资料来源： [1] https://www.isc.org/kea/
[2] Kea ARM: https://kea.readthedocs.io/en/latest/arm/hooks-ha.html
[3] HA 配置示例：官方 GitLab。

（正文字数：1256）

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