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Kea 模块化 DHCP 服务器钩子：高性能后端与 HA 扩展实践

剖析 Kea 模块化架构，利用钩子库实现高性能后端切换、租约亲和与 HA failover 的配置参数、监控阈值及回滚策略。

Kea 作为 ISC 开源的高性能 DHCPv4/v6 服务器，以模块化核心引擎为核心，通过钩子（hooks）机制实现可插拔后端存储、租约亲和跟踪及高可用（HA）故障转移。这种设计避免了传统单体服务器的单点故障，支持自定义 DHCP 逻辑扩展，同时保持多线程高并发性能。

模块化核心引擎与钩子扩展

Kea 的核心在于分离守护进程：kea-dhcp4/kea-dhcp6 处理协议，kea-dhcp-ddns 管理动态 DNS。钩子库通过动态加载实现扩展，“Kea uses a JSON configuration file that can be modified remotely via set commands and reloaded without stopping the server”。无需重启即可热更新配置，支持 C++ 自定义钩子库。

钩子点覆盖包接收（pkt4_receive/pkt6_receive）、租约提交（leases4_committed/leases6_committed）、发送（pkt4_send/pkt6_send）等关键阶段。典型库包括 libdhcp_ha.so（HA）、libdhcp_lease_cmds.so（租约管理），加载顺序影响执行：如 flex-id 钩子需置于 HA 前，确保客户端 ID 先计算用于负载均衡。

落地参数：

  • hooks-libraries: [{"library": "/usr/lib/kea/hooks/libdhcp_ha.so"}] – 指定库路径，默认 hooks 目录。
  • parked-packet-limit: 256 – 限制并发停车包数，防钩子阻塞。 监控：日志 DHCP4_HOOK_LIBRARY_START，检查库加载；命令 ha-heartbeat 查询状态。

可插拔高性能后端与租约亲和

Kea 支持 memfile/MySQL/PostgreSQL/Cassandra 后端，共享数据库实现多服务器租约同步。“Kea supports two database backends; MySQL and PostgreSQL... using a database backend enables multiple Kea servers to share the data”。避免 JSON 解析错误，支持 HA 备选策略。

租约亲和通过共享 lease-database 跟踪，确保续约优先原服务器。配置示例：

"lease-database": {
  "type": "mysql",
  "name": "kea_leases",
  "user": "kea",
  "password": "keapass",
  "host": "db.example.com",
  "port": 3306
}

参数清单：

  • persist: true – 持久化 memfile。
  • lfc-interval: 3600 – 租约清理间隔（秒）。 阈值：连接超时 10s，重连 5 次，回滚：fallback memfile。 监控：kea-admin db-initcheck，Stork 仪表盘 lease 同步延迟 <1s。

HA Failover 与自定义逻辑无单点故障

HA 钩子 libdhcp_ha.so 支持 load-balancing/hot-standby/passive-backup，避免 SPOF。负载均衡按 RFC3074 分流，热备主备切换。“The risk of DHCP service unavailability can be minimized by setting up a pair of DHCP servers”。

配置 primary/secondary：

"high-availability": [{
  "this-server-name": "server1",
  "mode": "hot-standby",
  "peers": [{
    "name": "server1", "url": "http://10.0.0.1:8000/", "role": "primary"
  }, {
    "name": "server2", "url": "http://10.0.0.2:8000/", "role": "standby"
  }]
}]

参数：

  • heartbeat-delay: 10s – 心跳间隔。
  • max-response-delay: 60s – 响应超时。
  • max-unacked-clients: 10 – 未确认客户端阈值。
  • clock-skew: <60s – 时钟偏差上限。 回滚：manual ha-sync 同步租约，NTP 校时。

自定义逻辑：run-script 钩子执行脚本，flex-option 计算选项值。无 SPOF 通过共享后端 + HA hooks。

部署清单与监控

  1. 安装：meson setup build && ninja -C build install。
  2. 配置 hooks-libraries 顺序：lease_cmds → flex_id → ha。
  3. 数据库：kea-admin db-init mysql -u kea -p kea_leases。
  4. HA 测试：ha-heartbeat，模拟 failover 检查 scopes 切换。
  5. 监控：Stork dashboard，Prometheus 抓取 perfmon；阈值：unacked-clients>5 告警。 风险：钩子顺序错乱导致 HA 失效；大流量下 parked-packet-limit 溢出丢包。

Kea hooks 工程化参数确保 ≥99.99% SLA，高并发 10k qps 下延迟 <50ms。

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