從原理到實操：基于 Keepalived 的 Nginx/HAProxy 高可用部署指南

作者：一安 2025-09-24 07:23:01

在互聯網架構中，負載均衡器（如?Nginx、HAProxy）是流量入口的核心組件，一旦單點故障將導致整個服務不可用。Keepalived基于VRRP（虛擬路由冗余協議）實現節點高可用，可與Nginx/HAProxy結合，構建負載均衡 + 故障自動切換的高可用架構。

前言

在互聯網架構中，負載均衡器（如 Nginx、HAProxy）是流量入口的核心組件，一旦單點故障將導致整個服務不可用。Keepalived基于VRRP（虛擬路由冗余協議）實現節點高可用，可與Nginx/HAProxy結合，構建負載均衡 + 故障自動切換的高可用架構。

核心概念

組件	核心作用
Keepalived	基于 VRRP 協議，實現主備節點的 “虛擬 IP（VIP）” 漂移，完成故障自動切換
Nginx	七層（HTTP/HTTPS）負載均衡器，支持反向代理、靜態資源緩存、SSL 終止等功能
HAProxy	四層（TCP）/ 七層負載均衡器，支持會話保持、健康檢查、高并發場景，性能更優
VIP（虛擬 IP）	對外提供服務的統一 IP 地址，主節點故障時自動切換到備節點，對業務無感知

VRRP 協議工作原理

圖片

VRRP 協議通過主備節點選舉實現IP冗余：

主節點（Master）：正常情況下持有VIP，對外提供服務，并定期向備節點發送VRRP通告報文（默認每1秒一次），告知自身狀態；
備節點（Backup）：監聽主節點的通告報文，若超時（默認3秒）未收到，則認為主節點故障，自動升級為新主節點，搶占VIP；
故障恢復：原主節點恢復后，根據優先級（默認主節點優先級更高）重新搶占VIP，恢復主節點身份（可配置非搶占模式避免頻繁切換）。

部署配置

以一主一備架構為例（生產環境推薦2節點以上），拓撲如下：

[客戶端] → [VIP: 192.168.1.100]
            ↓（自動切換）
    ┌──────────────┐  ┌──────────────┐
    │ 主節點（Master） │  │ 備節點（Backup） │
    │ IP: 192.168.1.11 │  │ IP: 192.168.1.12 │
    │ Keepalived + Nginx/HAProxy │  │ Keepalived + Nginx/HAProxy │
    └──────────────┘  └──────────────┘
            ↓（負載均衡）
    ┌──────────────┐  ┌──────────────┐
    │ 后端 Web 節點1 │  │ 后端 Web 節點2 │
    │ IP: 192.168.1.21 │  │ IP: 192.168.1.22 │
    └──────────────┘  └──────────────┘

正常狀態：主節點持有VIP，客戶端流量通過VIP進入主節點的Nginx/HAProxy，再轉發到后端Web節點；
故障狀態：主節點宕機或負載均衡服務異常，備節點搶占VIP，流量自動切換到備節點，業務無感知。

準備與規劃

節點角色	IP 地址	安裝軟件
主節點（Master）	192.168.1.11	Keepalived + Nginx/HAProxy
備節點（Backup）	192.168.1.12	Keepalived + Nginx/HAProxy
虛擬 IP（VIP）	192.168.1.100
后端 Web 節點 1	192.168.1.21	Nginx/Apache
后端 Web 節點 2	192.168.1.22	Nginx/Apache

前置操作（所有節點）

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

Keepalived +Nginx/HAProxy安裝過程略，下面只進行配置講解

配置主節點（Master）Keepalived

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_MASTER  # 節點標識，主備需不同（如備節點設為 LVS_BACKUP）
}

# 健康檢查腳本：檢測 Nginx/HAProxy 是否存活，若服務停則觸發切換
vrrp_script check_lb {
    script "/etc/keepalived/check_lb.sh"# 健康檢查腳本路徑
    interval 2  # 檢查間隔（秒）
    weight -20  # 若腳本返回失敗，節點優先級降低 20（確保備節點搶占）
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER  # 節點角色：MASTER（主）/BACKUP（備）
    interface eth0  # 綁定 VIP 的網卡（需與實際網卡一致，用 ip addr 查看）
    virtual_router_id 51  # 虛擬路由 ID，主備必須相同（0-255）
    priority 100  # 優先級：主節點 > 備節點（如備節點設為 90）
    advert_int 1  # VRRP 通告間隔（秒），主備需一致

    # 認證配置：主備必須相同，防止非法節點接入
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111  # 密碼（1-8 位）
    }

    # 虛擬 IP（VIP）：可配置多個，用空格分隔
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0 label eth0:0  # 網卡別名，便于識別
    }

    # 調用健康檢查腳本
    track_script {
        check_lb
    }
}

配置備節點（Backup）Keepalived

備節點配置與主節點類似，僅需修改3處參數：

global_defs {
    router_id LVS_BACKUP  # 與主節點不同
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP  # 角色為備節點
    priority 90  # 優先級低于主節點（100）
    # 其他參數（virtual_router_id、auth_pass、VIP 等）與主節點完全一致
}

編寫健康檢查腳本

檢測負載均衡服務（以Nginx為例，HAProxy只需替換服務名）：

#!/bin/bash
# 檢查 Nginx 進程是否存在
if ! ps aux | grep nginx | grep -v grep > /dev/null; then
    # 嘗試重啟 Nginx（若重啟失敗則觸發切換）
    systemctl start nginx
    sleep 2
    # 再次檢查，若仍失敗則停止 Keepalived（釋放 VIP）
    if ! ps aux | grep nginx | grep -v grep > /dev/null; then
        systemctl stop keepalived
    fi
fi

配置 Nginx 反向代理

# 定義后端 Web 節點池（weight 為權重，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;
    # 可選配置：故障重試、超時時間
    keepalive 32;  # 長連接數
    proxy_next_upstream error timeout invalid_header;
}

# 配置反向代理
server {
    listen 80;
    server_name localhost;  # 若有域名，可替換為實際域名（如 www.example.com）

    location / {
        proxy_pass http://web_servers;  # 轉發到后端節點池
        # 傳遞客戶端真實 IP 及請求頭
        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 四層負載均衡（以 TCP 為例）

global
    log         127.0.0.1 local2  # 日志配置
    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     4000  # 最大并發連接數
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon      # 后臺運行

defaults
    mode        tcp  # 模式：tcp（四層）/http（七層）
    log         global
    option      tcplog
    option      dontlognull
    retries     3  # 故障重試次數
    timeout connect 5000ms  # 連接超時
    timeout client  50000ms # 客戶端超時
    timeout server  50000ms # 服務端超時

# 前端監聽配置（監聽 VIP 的 80 端口）
frontend http_front
    bind *:80
    default_backend http_back  # 轉發到后端節點池

# 后端節點池配置
backend http_back
    balance roundrobin  # 負載均衡算法：輪詢（roundrobin）/權重（static-rr）
    server web1 192.168.1.21:80 check inter 2000 rise 2 fall 3  # check 啟用健康檢查
    server web2 192.168.1.22:80 check inter 2000 rise 2 fall 3

主節點故障切換測試

模擬主節點服務故障：在主節點（192.168.1.11）停止Nginx/HAProxy服務
觀察VIP漂移：在備節點（192.168.1.12）執行 ip addr show eth0，若出現 192.168.1.100（VIP），說明漂移成功；
驗證業務連續性：客戶端再次訪問192.168.1.100，若仍能正常訪問，說明故障切換生效（業務無感知）。

補充說明

virtual_server

virtual_server是Keepalived中LVS模塊的核心配置項，它的作用是：

在Keepalived節點上直接實現四層（TCP/UDP）負載均衡，將客戶端請求通過VIP轉發到后端真實服務器（Real Server），無需依賴Nginx/HAProxy等第三方負載均衡軟件。

! 基于 Keepalived + LVS 的配置（無需 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
    }
}

# 關鍵：配置 virtual_server（LVS 負載均衡規則）
virtual_server 192.168.1.100 80 {  # VIP + 監聽端口（80 端口）
    delay_loop 6  # 健康檢查間隔（秒）
    lb_algo rr    # 負載均衡算法：rr（輪詢）、wrr（權重輪詢）等
    lb_kind DR    # LVS 模式：DR（直接路由）、NAT、TUN（隧道）
    persistence_timeout 50  # 會話保持時間（秒）

    # 后端真實服務器（Real Server）
    real_server 192.168.1.21 80 {
        weight 1  # 權重
        TCP_CHECK {  # 健康檢查（TCP 端口檢測）
            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
        }
    }
}

責任編輯：武曉燕來源：一安未來