从原理到实操：基于 Keepalived 的 Nginx/HAProxy 高可用部署指南

在互联网架构中，负载均衡器（如 Nginx、HAProxy）是流量入口的核心组件，一旦单点故障将导致整个服务不可用。Keepalived基于VRRP（虚拟路由冗余协议）实现节点高可用，可与Nginx/HAProxy结合，构建负载均衡 + 故障自动切换的高可用架构。

前言

在互联网架构中，负载均衡器（如 Nginx、HAProxy）是流量入口的核心组件，一旦单点故障将导致整个服务不可用。Keepalived基于VRRP（虚拟路由冗余协议）实现节点高可用，可与Nginx/HAProxy结合，构建负载均衡 + 故障自动切换的高可用架构。

核心概念

组件	核心作用
Keepalived	基于 VRRP 协议，实现主备节点的 “虚拟 IP（VIP）” 漂移，完成故障自动切换
Nginx	七层（HTTP/HTTPS）负载均衡器，支持反向代理、静态资源缓存、SSL 终止等功能
HAProxy	四层（TCP）/ 七层负载均衡器，支持会话保持、健康检查、高并发场景，性能更优
VIP（虚拟 IP）	对外提供服务的统一 IP 地址，主节点故障时自动切换到备节点，对业务无感知

VRRP 协议工作原理

VRRP 协议通过主备节点选举实现IP冗余：

• 主节点（Master）：正常情况下持有VIP，对外提供服务，并定期向备节点发送VRRP通告报文（默认每1秒一次），告知自身状态；
• 备节点（Backup）：监听主节点的通告报文，若超时（默认3秒）未收到，则认为主节点故障，自动升级为新主节点，抢占VIP；
• 故障恢复：原主节点恢复后，根据优先级（默认主节点优先级更高）重新抢占VIP，恢复主节点身份（可配置非抢占模式避免频繁切换）。

部署配置

以一主一备架构为例（生产环境推荐2节点以上），拓扑如下：

[客户端] → [VIP: 192.168.1.100]
            ↓（自动切换）
    ┌──────────────┐  ┌──────────────┐
    │ 主节点（Master） │  │ 备节点（Backup） │
    │ IP: 192.168.1.11 │  │ IP: 192.168.1.12 │
    │ Keepalived + Nginx/HAProxy │  │ Keepalived + Nginx/HAProxy │
    └──────────────┘  └──────────────┘
            ↓（负载均衡）
    ┌──────────────┐  ┌──────────────┐
    │ 后端 Web 节点1 │  │ 后端 Web 节点2 │
    │ IP: 192.168.1.21 │  │ IP: 192.168.1.22 │
    └──────────────┘  └──────────────┘

• 正常状态：主节点持有VIP，客户端流量通过VIP进入主节点的Nginx/HAProxy，再转发到后端Web节点；
• 故障状态：主节点宕机或负载均衡服务异常，备节点抢占VIP，流量自动切换到备节点，业务无感知。

准备与规划

节点角色	IP 地址	安装软件
主节点（Master）	192.168.1.11	Keepalived + Nginx/HAProxy
备节点（Backup）	192.168.1.12	Keepalived + Nginx/HAProxy
虚拟 IP（VIP）	192.168.1.100
后端 Web 节点 1	192.168.1.21	Nginx/Apache
后端 Web 节点 2	192.168.1.22	Nginx/Apache

前置操作（所有节点）

# 关闭防火墙（CentOS 7）
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
# 关闭 SELINUX
setenforce 0 && sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

Keepalived +Nginx/HAProxy安装过程略，下面只进行配置讲解

配置主节点（Master）Keepalived

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_MASTER  # 节点标识，主备需不同（如备节点设为 LVS_BACKUP）
}

# 健康检查脚本：检测 Nginx/HAProxy 是否存活，若服务停则触发切换
vrrp_script check_lb {
    script "/etc/keepalived/check_lb.sh"# 健康检查脚本路径
    interval 2  # 检查间隔（秒）
    weight -20  # 若脚本返回失败，节点优先级降低 20（确保备节点抢占）
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER  # 节点角色：MASTER（主）/BACKUP（备）
    interface eth0  # 绑定 VIP 的网卡（需与实际网卡一致，用 ip addr 查看）
    virtual_router_id 51  # 虚拟路由 ID，主备必须相同（0-255）
    priority 100  # 优先级：主节点 > 备节点（如备节点设为 90）
    advert_int 1  # VRRP 通告间隔（秒），主备需一致

    # 认证配置：主备必须相同，防止非法节点接入
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111  # 密码（1-8 位）
    }

    # 虚拟 IP（VIP）：可配置多个，用空格分隔
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0 label eth0:0  # 网卡别名，便于识别
    }

    # 调用健康检查脚本
    track_script {
        check_lb
    }
}

配置备节点（Backup）Keepalived

备节点配置与主节点类似，仅需修改3处参数：

global_defs {
    router_id LVS_BACKUP  # 与主节点不同
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP  # 角色为备节点
    priority 90  # 优先级低于主节点（100）
    # 其他参数（virtual_router_id、auth_pass、VIP 等）与主节点完全一致
}

编写健康检查脚本

检测负载均衡服务（以Nginx为例，HAProxy只需替换服务名）：

#!/bin/bash
# 检查 Nginx 进程是否存在
if ! ps aux | grep nginx | grep -v grep > /dev/null; then
    # 尝试重启 Nginx（若重启失败则触发切换）
    systemctl start nginx
    sleep 2
    # 再次检查，若仍失败则停止 Keepalived（释放 VIP）
    if ! ps aux | grep nginx | grep -v grep > /dev/null; then
        systemctl stop keepalived
    fi
fi

配置 Nginx 反向代理

# 定义后端 Web 节点池（weight 为权重，值越大分配到的流量越多）
upstream web_servers {
    server 192.168.1.21:80 weight=1;
    server 192.168.1.22:80 weight=1;
    # 可选配置：故障重试、超时时间
    keepalive 32;  # 长连接数
    proxy_next_upstream error timeout invalid_header;
}

# 配置反向代理
server {
    listen 80;
    server_name localhost;  # 若有域名，可替换为实际域名（如 www.example.com）

    location / {
        proxy_pass http://web_servers;  # 转发到后端节点池
        # 传递客户端真实 IP 及请求头
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}

配置 HAProxy 四层负载均衡（以 TCP 为例）

global
    log         127.0.0.1 local2  # 日志配置
    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     4000  # 最大并发连接数
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon      # 后台运行

defaults
    mode        tcp  # 模式：tcp（四层）/http（七层）
    log         global
    option      tcplog
    option      dontlognull
    retries     3  # 故障重试次数
    timeout connect 5000ms  # 连接超时
    timeout client  50000ms # 客户端超时
    timeout server  50000ms # 服务端超时

# 前端监听配置（监听 VIP 的 80 端口）
frontend http_front
    bind *:80
    default_backend http_back  # 转发到后端节点池

# 后端节点池配置
backend http_back
    balance roundrobin  # 负载均衡算法：轮询（roundrobin）/权重（static-rr）
    server web1 192.168.1.21:80 check inter 2000 rise 2 fall 3  # check 启用健康检查
    server web2 192.168.1.22:80 check inter 2000 rise 2 fall 3

主节点故障切换测试

• 模拟主节点服务故障：在主节点（192.168.1.11）停止Nginx/HAProxy服务
• 观察VIP漂移：在备节点（192.168.1.12）执行 ip addr show eth0，若出现 192.168.1.100（VIP），说明漂移成功；
• 验证业务连续性：客户端再次访问192.168.1.100，若仍能正常访问，说明故障切换生效（业务无感知）。

补充说明

virtual_server

virtual_server是Keepalived中LVS模块的核心配置项，它的作用是：

• 在Keepalived节点上直接实现 四层（TCP/UDP）负载均衡，将客户端请求通过VIP转发到后端真实服务器（Real Server），无需依赖Nginx/HAProxy等第三方负载均衡软件。

! 基于 Keepalived + LVS 的配置（无需 Nginx/HAProxy）
global_defs {
    router_id LVS_MASTER
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0 label eth0:0  # VIP
    }
}

# 关键：配置 virtual_server（LVS 负载均衡规则）
virtual_server 192.168.1.100 80 {  # VIP + 监听端口（80 端口）
    delay_loop 6  # 健康检查间隔（秒）
    lb_algo rr    # 负载均衡算法：rr（轮询）、wrr（权重轮询）等
    lb_kind DR    # LVS 模式：DR（直接路由）、NAT、TUN（隧道）
    persistence_timeout 50  # 会话保持时间（秒）

    # 后端真实服务器（Real Server）
    real_server 192.168.1.21 80 {
        weight 1  # 权重
        TCP_CHECK {  # 健康检查（TCP 端口检测）
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 192.168.1.22 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

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