一、Keepalived 扩展功能：LVS 集成与多实例管理
1. Keepalived + LVS：四层负载均衡高可用方案
1.1 集成原理与架构
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核心逻辑：Keepalived 通过 VRRP 实现 LVS 负载均衡节点的高可用，同时利用 LVS 的 IP 负载均衡技术（NAT/DR/TUN 模式）分发流量到后端服务器。
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组件分工：
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Keepalived：管理 VRRP 状态、VIP 漂移和节点健康检查。
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LVS：基于 IP 层（OSI 第四层）实现流量转发，支持 TCP/UDP 协议（如 HTTP、MySQL、Redis）。
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1.2 LVS 负载均衡模式
| 模式 | 原理 | 特点 |
|---|---|---|
| NAT | 负载均衡器作为网关，修改数据包源 / 目的 IP，后端服务器默认网关指向负载均衡器。 | 配置简单，需负载均衡器处理所有进出流量，适合小规模集群。 |
| DR（直接路由） | 负载均衡器仅修改数据包目的 MAC，后端服务器共享 VIP 的 IP 配置。 | 性能高，后端服务器需配置相同子网 IP，适合高吞吐量场景。 |
| TUN（隧道模式） | 负载均衡器与后端服务器通过 IP 隧道通信，支持跨子网部署。 | 支持地理分散的后端服务器，配置复杂。 |
1.3 配置示例（LVS DR 模式）
# Keepalived 配置文件（主节点）
global_defs {
router_id LVS_MASTER
}
vrrp_instance LVS_VIP {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 60
priority 100
virtual_ipaddress {
192.168.1.254/24 dev eth0 # VIP
}
}
# LVS 规则配置（通过 keepalived 动态注入）
virtual_server 192.168.1.254 80 {
delay_loop 6
lb_algo wlc # 加权最小连接算法
lb_kind DR # DR 模式
protocol TCP
real_server 192.168.1.101 80 {
weight 10
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
retry 3
}
}
real_server 192.168.1.102 80 {
weight 8
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
retry 3
}
}
}关键配置说明：
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virtual_server：定义 VIP 和服务端口（如 80）。 -
lb_algo：负载均衡算法（支持 rr/wlc/lc 等）。 -
real_server：后端服务器 IP 及权重，TCP_CHECK实现健康检查。
1.4 后端服务器配置（DR 模式）
# 配置 VIP 别名（不启用 ARP 响应）
sudo ip addr add 192.168.1.254/32 dev lo:0
sudo arp -Ds 192.168.1.254 $(ifconfig eth0 | grep ether | awk '{print $2}') pub原理 ：后端服务器通过回环接口（lo）绑定 VIP 的 /32 地址，避免响应 ARP 请求干扰负载均衡器。
2. 多实例支持：单机管理多个独立高可用组
2.1 应用场景
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多业务隔离：同一物理机上运行多个 Keepalived 实例，分别管理不同业务的 VIP（如 Web 服务 VIP1、数据库 VIP2）。
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混合负载均衡：同时部署 LVS 负载均衡实例和纯 VRRP 高可用实例。
2.2 实例隔离机制
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配置文件隔离 ：每个实例使用独立的配置文件（如
/etc/keepalived/instance1.conf、/etc/keepalived/instance2.conf）。 -
端口隔离：
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主实例使用默认端口（VRRP 通告 UDP 112、管理接口 TCP 1936）。
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其他实例通过
vrrp_port参数指定不同端口（如 113、1937）。
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进程隔离：每个实例以独立进程运行，通过不同 PID 文件区分。
2.3 配置示例（双实例）
实例 1：Web 服务高可用（纯 VRRP）
# /etc/keepalived/web.conf
vrrp_instance WEB {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 70
priority 100
virtual_ipaddress {
192.168.1.254/24
}
track_script {
check_web
}
}实例 2：数据库负载均衡（LVS + VRRP）
# /etc/keepalived/db.conf
global_defs {
router_id LVS_DB
vrrp_port 113 # 自定义 VRRP 端口
}
vrrp_instance DB {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 71
priority 100
virtual_ipaddress {
192.168.1.255/24 # 独立 VIP
}
}
virtual_server 192.168.1.255 3306 {
lb_kind NAT
real_server 192.168.1.103 3306 {
weight 5
TCP_CHECK { ... }
}
}启动命令：
# 实例 1
sudo keepalived -f /etc/keepalived/web.conf -D
# 实例 2
sudo keepalived -f /etc/keepalived/db.conf -D -p /var/run/keepalived_db.pid2.4 管理与监控
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状态查看：
实例 1 状态
sudo keepalived -S info -f /etc/keepalived/web.conf
实例 2 状态
sudo keepalived -S info -f /etc/keepalived/db.conf
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日志分离：每个实例配置独立日志文件：
global_defs {
log_file /var/log/keepalived_web.log # 实例 1 日志
}
3. 扩展功能最佳实践
3.1 LVS 性能优化
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算法选择：
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短连接业务（如 HTTP）：使用
rr（轮询）或wrr（加权轮询）。 -
长连接业务（如数据库）：使用
wlc（加权最小连接）。
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连接调度 ：通过
persistence_timeout配置会话保持（如电商购物车场景）：virtual_server 192.168.1.254 80 {
persistence_timeout 300 # 5 分钟内同一客户端 IP 路由到同一后端
}
3.2 多实例资源分配
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CPU 隔离 ：为不同实例分配独立 CPU 核心（通过
systemd-cgroups）。 -
内存限制 ：使用
MemoryMax参数限制实例内存占用：/etc/systemd/system/[email protected]/limit.conf
[Service]
MemoryMax=256M
3.3 云原生场景适配
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容器化部署 ：在 Kubernetes 中使用
keepalived+ipvs实现四层负载均衡，替代传统 NodePort 服务：apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: keepalived-lvs
spec:
template:
spec:
containers:
- name: keepalived
image: keepalived:latest
volumeMounts:
- mountPath: /etc/keepalived
name: config
二、总结：扩展功能的价值与适用场景
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Keepalived + LVS：提供 "高可用 + 负载均衡" 一体化解决方案，适合传统数据中心的四层流量分发场景（如金融交易、实时通信）。
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多实例管理：满足复杂业务架构下的资源隔离需求，避免单一实例故障影响全局，同时优化硬件利用率。
在实际应用中，建议根据业务特性选择扩展功能：
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无状态服务优先使用 LVS DR 模式，结合 Keepalived 实现高性能高可用。
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多业务场景通过多实例隔离，配合云原生技术（如容器、K8s）实现混合架构部署。
通过合理利用 Keepalived 的扩展功能，可在不引入复杂中间件的前提下，构建灵活、高效的基础设施层。