LVS+Keepalived+Nginx 高可用架构揭秘

在互联网行业，"业务不中断"是底线要求。一次服务器宕机可能导致百万级损失，而单点故障正是业务中断的头号元凶。

这套架构兼具高性能负载均衡与故障自动切换能力，既能扛住百万级并发请求，又能在节点故障时无缝衔接，成为企业级应用的"稳定性基石"。今天就从原理到实操，带你彻底搞懂这套大厂都在用的高可用方案！

一、3个核心组件，撑起高可用架构

一套靠谱的高可用架构，离不开"负载分发+故障兜底+应用适配"的三重保障。LVS、Keepalived、Nginx 各司其职，却又无缝协同：

（一）Keepalived：高可用的"守护者"

如果说集群是一支军队，Keepalived 就是"指挥官"，核心职责是避免单点故障。它基于 VRRP 协议（虚拟路由冗余协议）工作，简单理解就是"主备双机+心跳检测"：

主服务器（Master）对外提供统一入口------虚拟IP（VIP），并定期发送"心跳包"告知备用服务器（Backup）"我还活着"；
备用服务器实时监听心跳，一旦长时间收不到信号，立刻判定主服务器故障，自动升级为主服务器并接管VIP；
整个切换过程耗时毫秒级，用户完全无感知，实现"业务不中断"。

除此之外，Keepalived 还自带健康检查功能，能通过 TCP、HTTP 等方式监控后端服务器状态，故障节点自动剔除，恢复后自动归队，避免请求流向"死机"的服务器。

（二）LVS：负载均衡的"流量调度员"

面对百万级并发请求，单台服务器扛不住怎么办？LVS 作为 Linux 内核级负载均衡器，就是负责"分流"的专家。

它的优势在于性能极强------工作在内核态，不占用用户态资源，能轻松处理数十万并发连接，支持三种转发模式，其中 DR 模式（直接路由）因转发效率最高，成为 Web 服务的首选。

LVS 会根据预设规则（如轮询、加权轮询），将客户端请求均匀分发到多台后端服务器，避免单台服务器过载，同时提升整体集群的并发处理能力。

（三）Nginx：应用层的"灵活执行者"

如果说 LVS 是"粗粒度"的流量调度，Nginx 就是"细粒度"的应用适配专家。它擅长处理 HTTP 协议、静态资源缓存、反向代理，还能实现更灵活的负载均衡策略（如按 URL 分发、会话保持）。

在 LVS+Keepalived+Nginx 架构中，Nginx 作为后端 Web 节点，接收 LVS 分发的请求后，再根据后端应用服务器状态进一步转发，既减轻了应用服务器压力，又提升了服务灵活性。

三者协同逻辑很简单：客户端请求先到 VIP → LVS 分发到 Nginx 节点 → Nginx 转发到应用服务器 ；若主 LVS 故障，Keepalived 自动切换到备 LVS，全程无中断。

二、大厂都在用的核心优势

为什么这套架构能成为大厂标配？关键在于它解决了企业最关心的3个问题：

1. 性能拉满，扛住高并发

LVS 内核级转发+Nginx 高效处理，让集群能轻松应对数十万甚至百万级并发。对比单纯使用 Nginx 负载均衡，LVS 分担了大部分TCP连接压力，避免 Nginx 成为性能瓶颈，尤其适合流量峰值高的业务场景（如电商大促、直播带货）。

2. 高可用兜底，零中断保障

通过 Keepalived 主备切换机制，彻底解决单点故障问题。无论是负载调度器故障，还是后端 Web 节点故障，都能自动切换或剔除，保障服务可用性达到99.99%以上，这是大厂业务连续性的核心要求。

3. 灵活扩展，适配复杂场景

架构可根据业务规模横向扩展：业务增长时，只需新增 Nginx 节点或应用服务器，无需重构整体架构；同时支持多种负载均衡算法、会话保持、健康检查策略，能适配 Web 服务、数据库、API 接口等多种场景。

4. 稳定可靠，运维成本低

三者均为开源软件，成熟度高、社区活跃，几乎无bug；配置一旦落地，长期稳定运行，后续只需常规监控维护，大大降低了运维成本------这对大厂大规模集群管理至关重要。

三、从0到1搭建，实操步骤详解

理论懂了，实操才是关键。下面以"2台负载调度器+2台 Nginx 节点"为例，带你一步步搭建集群（附关键配置代码，直接复制可用）。

（一）环境准备

先明确集群角色与IP分配，所有服务器统一使用 CentOS 7 系统：

角色	IP 地址	核心软件	虚拟IP（VIP）
主负载调度器（Master）	192.168.10.110	ipvsadm、Keepalived	192.168.10.180
备负载调度器（Backup）	192.168.10.119	ipvsadm、Keepalived	192.168.10.180
Nginx 节点1	192.168.10.120	Nginx	192.168.10.180（lo:0接口）
Nginx 节点2	192.168.10.123	Nginx	192.168.10.180（lo:0接口）
客户端	192.168.10.2	-	-

基础环境配置（所有服务器都要执行）：

复制代码

# 关闭防火墙与SELinux（避免端口拦截）
#(生产环境需要开启防火墙，定义内部互通策略)
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0 && sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

# 安装依赖工具
yum -y install wget gcc gcc-c++ make

（二）负载调度器配置（主备节点）

1. 安装核心软件

复制代码

yum -y install ipvsadm keepalived
# 加载IPVS内核模块
modprobe ip_vs
# 验证模块是否加载成功
cat /proc/net/ip_vs

2. 配置 Keepalived（核心步骤）

备份默认配置文件，主备节点仅3个参数不同，其余一致：

复制代码

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
vim keepalived.conf

主节点配置文件（备节点修改标注部分）：

复制代码

global_defs {
    smtp_server 127.0.0.1
    router_id LVS_01  # 备节点改为 LVS_02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER       # 备节点改为 BACKUP
    interface ens33    # 绑定实际网卡（用ifconfig查看）
    virtual_router_id 10  # 主备必须一致
    priority 100       # 备节点改为 90（主优先级更高）
    advert_int 1       # 心跳间隔1秒
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass abc123  # 主备认证密码一致
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.180  # VIP地址
    }
}

# LVS负载均衡规则
virtual_server 192.168.10.180 80 {
    delay_loop 6        # 健康检查间隔6秒
    lb_algo rr          # 轮询算法（可改wrr加权轮询）
    lb_kind DR          # 直接路由模式
    persistence_timeout 50  # 会话保持50秒

    # 后端Nginx节点1
    real_server 192.168.10.120 80 {
        weight 1        # 权重（数值越大，分配请求越多）
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3  # 连接超时3秒
            nb_get_retry 3     # 重试3次
            delay_before_retry 3  # 重试间隔3秒
        }
    }

    # 后端Nginx节点2
    real_server 192.168.10.123 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

3. 绑定 VIP 接口

复制代码

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0

添加以下内容：

复制代码

DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255

重启网络并激活接口：

复制代码

systemctl restart network
ifup ens33:0
# 验证VIP是否生效
ifconfig ens33:0

4. 优化内核参数

复制代码

vim /etc/sysctl.conf

添加以下内容：

复制代码

net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

应用配置：

复制代码

sysctl -p

5. 启动服务

复制代码

systemctl start keepalived
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
# 查看LVS规则
ipvsadm -ln

（三）Nginx 节点配置

1. 安装并启动 Nginx

复制代码

yum -y install nginx
systemctl start nginx && systemctl enable nginx

2. 配置测试页面（区分两台节点）

Nginx 节点1（192.168.10.120）：

echo "
这是 Nginx 节点1（192.168.10.120）
" > /usr/share/nginx/html/index.html
Nginx 节点2（192.168.10.123）：

echo "
这是 Nginx 节点2（192.168.10.123）
" > /usr/share/nginx/html/index.html

3. 绑定 VIP 到回环接口

DR 模式必须配置，避免 ARP 冲突：

复制代码

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

添加以下内容：

复制代码

DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255

重启网络并添加路由：

复制代码

systemctl restart network
ifup lo:0
route add -host 192.168.10.180 dev lo:0

4. 优化 ARP 参数

复制代码

vim /etc/sysctl.conf

添加以下内容：

复制代码

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

应用配置：

复制代码

sysctl -p

四、3分钟验证集群效果

搭建完成后，通过3个测试验证架构是否生效，新手也能轻松操作：

1. 负载均衡测试

客户端浏览器访问 VIP：http://192.168.10.180，多次刷新页面，会交替显示两台 Nginx 节点的测试页面，说明 LVS 分流成功。

2. 故障切换测试

停止主负载调度器的 Keepalived 服务：systemctl stop keepalived；
在备调度器执行 ip addr show，能看到 VIP（192.168.10.180）已漂移过来；
客户端继续访问 VIP，服务正常，无中断------高可用生效！

3. 健康检查测试

停止其中一台 Nginx 服务：systemctl stop nginx；
客户端访问 VIP，只会显示正常的 Nginx 节点页面，故障节点被自动剔除；
重启 Nginx 服务后，节点自动归队，负载均衡恢复正常。

五、大厂避坑指南：这些问题一定要注意

1. 脑裂问题（高可用集群头号杀手）

现象：主备节点同时认为自己是主节点，导致 VIP 冲突，服务不稳定。
原因：心跳线故障、防火墙拦截 VRRP 流量、配置参数不一致。
解决方案：

双心跳线冗余：部署两条独立心跳链路；
仲裁机制：配置网关 IP 为仲裁节点，心跳中断时，无法 Ping 通仲裁 IP 的节点主动放弃主节点竞争；
监控报警：部署脚本检测到脑裂时，立刻发送告警。

2. ARP 缓存冲突

现象：客户端访问 VIP 时，偶尔出现无法访问或访问异常。
解决方案 ：严格按照步骤配置 Nginx 节点的 ARP 参数和回环接口，定期清理客户端 ARP 缓存（arp -d 192.168.10.180）。

3. 内核参数配置错误

现象：LVS 转发失败，或 Keepalived 切换异常。
解决方案 ：务必执行内核参数优化步骤，执行 sysctl -p 确保参数生效，避免路由转发冲突。

六、总结

LVS+Keepalived+Nginx 架构之所以成为大厂标配，核心在于它用"简单组合"实现了"高性能+高可用+高灵活"的三重目标：

性能上，LVS 内核级转发扛住高并发；
可用性上，Keepalived 主备切换避免单点故障；
灵活性上，Nginx 适配复杂应用场景。

这套架构不仅适用于 Web 服务，还能扩展到数据库、API 网关等场景，是企业从"能用"到"好用"的关键一步。

肯定有人想说："这套架构是不是有点老了？现在都流行K8s、容器化部署了。"

其实，技术没有绝对的"新"与"旧"，只有"合适"与"不合适"。

K8s 固然强大，能实现容器编排、自动扩缩容等高级功能，但它的学习成本高、运维复杂度大，对于中小团队或者流量规模适中的业务而言，LVS+Keepalived+Nginx 这套组合拳更轻量、更稳定、更易落地------不需要复杂的集群管理，几台服务器就能搭建起高可用架构，运维成本直接减半。

即便是在大厂的混合云架构中，这套方案也从未被淘汰：它常常被用于 K8s 集群的入口流量分发，作为边缘层的负载均衡方案，为容器集群提供高性能、高可靠的流量接入能力。

技术选型的核心，从来不是追新，而是匹配业务需求。适合自己的，才是最好的。

LVS+Keepalived+Nginx 高可用架构揭秘

一、3个核心组件，撑起高可用架构

（一）Keepalived：高可用的"守护者"

（二）LVS：负载均衡的"流量调度员"

（三）Nginx：应用层的"灵活执行者"

二、大厂都在用的核心优势

1. 性能拉满，扛住高并发

2. 高可用兜底，零中断保障

3. 灵活扩展，适配复杂场景

4. 稳定可靠，运维成本低

三、从0到1搭建，实操步骤详解

（一）环境准备

（二）负载调度器配置（主备节点）

1. 安装核心软件

2. 配置 Keepalived（核心步骤）

3. 绑定 VIP 接口

4. 优化内核参数

5. 启动服务

（三）Nginx 节点配置

1. 安装并启动 Nginx

2. 配置测试页面（区分两台节点）

这是 Nginx 节点1（192.168.10.120）

这是 Nginx 节点2（192.168.10.123）

3. 绑定 VIP 到回环接口

4. 优化 ARP 参数

四、3分钟验证集群效果

1. 负载均衡测试

2. 故障切换测试

3. 健康检查测试

五、大厂避坑指南：这些问题一定要注意

1. 脑裂问题（高可用集群头号杀手）

2. ARP 缓存冲突

3. 内核参数配置错误

六、总结