Keepalived + Nginx 高可用负载均衡部署

一、架构与原理

[1.1 高可用架构设计](#1.1 高可用架构设计)

[1.2 核心原理](#1.2 核心原理)

二、部署步骤详解

[2.1 环境准备](#2.1 环境准备)

[2.2 安装 Docker 与 Docker Compose](#2.2 安装 Docker 与 Docker Compose)

[2.3 部署 Nginx 容器](#2.3 部署 Nginx 容器)

[2.3 安装Keepalived](#2.3 安装Keepalived)

[2.4 配置 Keepalived](#2.4 配置 Keepalived)

[2.4.1 主节点配置](#2.4.1 主节点配置)

[2.4.2 备节点配置](#2.4.2 备节点配置)

[2.5 健康检查脚本](#2.5 健康检查脚本)

[2.6 启动 Keepalived](#2.6 启动 Keepalived)

三、验证与测试

[3.1 检查 VIP 绑定](#3.1 检查 VIP 绑定)

[3.2 测试负载均衡](#3.2 测试负载均衡)

[3.3 模拟故障转移](#3.3 模拟故障转移)

四、常见问题与注意事项

[4.1 常见问题](#4.1 常见问题)

[4.2 注意事项](#4.2 注意事项)

五、总结

一、架构与原理

1.1 高可用架构设计

目标：通过 Keepalived 实现虚拟 IP（VIP）的故障转移，结合 Nginx 的负载均衡能力，确保服务的高可用性和可扩展性。
核心组件：
- Keepalived：基于 VRRP 协议（虚拟路由冗余协议）实现 VIP 的故障转移。
- Nginx：作为反向代理和负载均衡器，将请求分发到后端服务器。
- Docker：容器化部署 Nginx，提升环境一致性。

1.2 核心原理

VRRP 协议：
- 多台服务器组成一个虚拟路由组，共享一个 VIP。
- 主节点（Master）定期发送心跳包（Advertisement），备节点（Backup）监听心跳。
- 若主节点宕机，备节点接管 VIP。
健康检查：
- Keepalived 通过自定义脚本（如 nginx_check.sh）监控服务状态。
- 若检测到 Nginx 容器异常，尝试重启；若重启失败，主动停止 Keepalived 服务，触发 VIP 转移。

二、部署步骤详解

2.1 环境准备

操作系统：
- Centos

服务器：
- 主节点：192.168.213.3
- 备节点：192.168.213.4
VIP ：192.168.213.6/24
网络接口 ：ens33（需根据实际网卡名称修改）
软件版本：
- Docker 20.10+
- Docker Compose 2.20+
- Keepalived 2.0+

2.2 安装 Docker 与 Docker Compose

可参考我之前的文章 Docker安装

解释：

Docker 提供容器运行时环境，Nginx 运行在容器中，避免环境差异。
Docker Compose 用于定义和管理多容器应用，简化部署流程。

2.3 部署 Nginx 容器

创建目录结构：
复制代码
```
mkdir -p /home/nginx/{conf,html}
```

编写 docker-compose.yml

复制代码

version: '1'
services:
  nginx:
    image: nginx-upstream-check:1.25.3
    container_name: nginx1.25.3 # 容器名称需与检查脚本一致
    ports:
      - "8000:8000"                 # 暴露 HTTP 端口
    volumes:
      - ./conf:/usr/local/nginx/conf   # 挂载 Nginx 配置目录
      - ./logs:/usr/local/nginx/logs  # 挂载静态文件目录
    restart: unless-stopped       # 容器异常退出时自动重启

启动容器：
复制代码
```
cd /home/nginx/
docker-compose up -d
```
复制代码

解释：

volumes 挂载配置文件目录和静态资源目录，方便后续修改。
restart: unless-stopped 确保容器在异常退出时自动恢复。

2.3 安装Keepalived

复制代码

# 安装 EPEL 仓库（CentOS 7/8）
sudo yum install epel-release -y

# 安装 Keepalived
sudo yum install keepalived -y

# 验证安装
keepalived --version

2.4 配置 Keepalived

2.4.1 主节点配置

文件路径：/etc/keepalived/keepalived.conf

复制代码

global_defs {
   router_id LVS_DEVEL        # 唯一标识节点（如主机名）
   vrrp_skip_check_adv_addr   # 跳过 VRRP 广告地址检查
   vrrp_strict                # 启用严格模式（禁止非法 VRRP 包）
   vrrp_garp_interval 0       # 禁止发送 GARP 消息
   vrrp_gna_interval 0        # 禁止发送 GNA 消息
}

vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/nginx_check.sh"  # 健康检查脚本路径
    interval 6       # 每 6 秒执行一次检查
    weight 15        # 检查成功时，只增加一次，优化级为115，失败时为priority原来值100
    fall 2           # 连续 2 次检查失败视为节点故障
    rise 1           # 成功 1 次视为节点恢复
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER     # 主节点标识
    interface ens33  # 绑定的网络接口
    virtual_router_id 51  # 虚拟路由 ID（主备必须一致）
    priority 100     # 初始优先级（主节点高于备节点）
    advert_int 1     # 心跳包发送间隔（秒）
    authentication {
        auth_type PASS  # 认证类型为密码
        auth_pass 1111  # 认证密码（主备一致）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.213.6/24 dev ens33 label ens33:1  # 配置 VIP
    }
    track_script {
        chk_nginx  # 关联健康检查脚本
    }
}

当weight > 0时，检测成功时，例如优先级为priority + weight(只增加一次)，其它情况为初始优先级priority

例如priorit初始为100，weight为15，多次检测成功，优先级也是115，其它情况为100

当weight < 0时，检测失败时，优先级为priority + weight（只减去一次），其它情况为为初始优先级priority

例如priorit初始为100，weight为-15，多次检测失败，优先级也是85，其它情况为100

注*：weight的取值应该比主备相减后的绝对值大，例如主100，备90，weight的取值应该为|100-90| +正数，然后取正负值都可以，数值在-254到 254之间。我取值为15

2.4.2 备节点配置

仅需修改以下参数：

复制代码

state BACKUP    # 备节点标识
priority 90     # 优先级低于主节点

关键参数解释：

virtual_router_id：同一组 VRRP 实例的节点必须一致。
priority：决定节点成为主节点的优先级（范围 1-254）。
track_script：关联健康检查脚本，动态调整优先级。

2.5 健康检查脚本

文件路径：/etc/keepalived/nginx_check.sh

复制代码

#!/bin/bash
NGINX_CONTAINER_NAME="nginx1.25.3"  # 与 docker-compose 中的容器名一致
NGINX_SCRIPT_DIR="/home/nginx"  # docker-compose.yml 所在目录
WAIT_TIME=2  # 容器启动后等待时间（秒）

# 检查容器是否运行
if [[ -z $(docker ps -q -f "name=$NGINX_CONTAINER_NAME") ]]; then
    echo "Nginx 容器未运行，尝试启动..."
    cd $NGINX_SCRIPT_DIR || exit 1
    docker-compose up -d || exit 1 # 启动容器
    sleep $WAIT_TIME      # 等待容器启动

    # 再次检查容器状态
    if [[ -z $(docker ps -q -f "name=$NGINX_CONTAINER_NAME") ]]; then
        exit 1
    else
        echo "Nginx 启动成功！"
        exit 0
    fi
else
    echo "Nginx 运行正常。"
    exit 0
fi

赋予执行权限：

bash

复制代码

chmod +x /etc/keepalived/nginx_check.sh

脚本逻辑解释：

检查容器状态 ：使用 docker ps 查询容器是否运行。
尝试恢复 ：若容器未运行，切换到项目目录并执行 docker-compose up -d。
二次检查 ：等待 WAIT_TIME 后再次检查容器状态。
故障转移：若恢复失败，停止 Keepalived 服务，触发备节点接管 VIP。

2.6 启动 Keepalived

复制代码

systemctl start keepalived    # 启动服务
systemctl enable keepalived   # 设置开机自启
systemctl status keepalived   # 查看状态

三、验证与测试

3.1 检查 VIP 绑定

复制代码

ip addr show ens33

主节点输出应包含：192.168.213.6/24
备节点无此 IP（正常状态）。

3.2 测试负载均衡

通过 VIP 访问 Nginx：

复制代码

curl http://192.168.213.6:8000

若返回 Nginx 页面信息，说明负载均衡生效。

3.3 模拟故障转移

停止主节点 Nginx 容器：

复制代码

mv /home/nginx/docker-compose.yml /home/nginx/docker-compose1.yml
docker stop nginx1.25.3

等待6秒后再进行下面步骤

检查备节点 VIP
复制代码
```
ip addr show ens33
```

恢复文件检查主节点 VIP

复制代码

mv /home/nginx/docker-compose1.yml /home/nginx/docker-compose.yml

# 等待6秒后再进行下面步骤
ip addr show ens33

四、常见问题与注意事项

4.1 常见问题

VIP 未绑定：
- 检查防火墙是否放行 VRRP 协议（IP 协议号 112）。
- 确认 virtual_router_id 主备一致。
脚本无法启动容器：
- 确保 Docker 服务正常运行。
- 检查 docker-compose.yml 语法是否正确。
脑裂问题：
- 确保主备节点网络通信正常，避免因网络抖动导致 VIP 冲突。

4.2 注意事项

日志监控 ：定期检查 /var/log/messages和容器日志。
权重调整 ：weight 参数需确保主节点优先级始终高于备节点。
容器名称一致 ：脚本中的容器名需与 docker-compose.yml 中定义的完全一致。

五、总结

通过本文的部署，您将获得以下能力：

高可用性：VIP 自动故障转移，服务中断时间降至秒级。
自动恢复：Nginx 容器异常时自动重启，减少人工干预。
负载均衡：Nginx 分发请求到后端服务器，提升系统吞吐量。

此架构适用于企业级生产环境，尤其适合对可用性要求较高的 Web 服务。实际部署中，可根据业务需求扩展后端服务器数量，或结合云环境优化网络配置。