keepalived的高可用和负载均衡

一、Keepalived 核心概述

Keepalived 是一款基于 LVS（Linux Virtual Server）和 VRRP（虚拟路由冗余协议）的开源软件，核心作用有两个：高可用（HA） 和 负载均衡（LB），常用来保障服务器集群的稳定性，避免单点故障，同时优化请求分发，提升服务响应效率。

核心特性：轻量、配置简单、无需额外硬件支持，依赖网络层（VRRP）和传输层（TCP/IP）协议，可与 Nginx、Apache 等Web服务器配合使用，适用于中小规模集群场景。

高可用的核心是 消除单点故障，通过 VRRP 协议实现两台（或多台）服务器的主从切换。VRRP 会在集群中选举一台"主服务器（Master）"，其余为"备份服务器（Backup）"，所有服务器共享一个虚拟IP（VIP），客户端通过VIP访问服务。

工作机制：主服务器正常运行时，会周期性向备份服务器发送"心跳包"（默认每1秒一次）；若备份服务器长时间（默认3秒）未收到心跳包，判定主服务器故障，自动将VIP切换到备份服务器，实现"无缝切换"，客户端无感知。

场景：搭建两台Web服务器（Nginx），通过Keepalived实现双机热备，确保Web服务不中断。

环境准备（两台服务器，系统CentOS 7）：

实例流程：

初始状态：主服务器（192.168.1.100）正常运行，持有VIP（192.168.1.200），Nginx提供Web服务，客户端通过VIP访问主服务器。
故障触发：人为停止主服务器的Nginx服务或直接关闭主服务器，主服务器停止发送心跳包。
切换过程：备份服务器（192.168.1.101）超过3秒未收到心跳，判定主服务器故障，自动接管VIP（192.168.1.200），启动自身Nginx服务。
故障恢复：主服务器修复后重新启动，会自动发送心跳包，此时备份服务器检测到主服务器恢复，会主动释放VIP，主服务器重新接管VIP，恢复主从状态（默认主服务器优先级更高）。

关键说明：Keepalived 不仅能检测服务器本身的存活，还能检测服务（如Nginx、MySQL）的状态，若服务故障，也会触发主从切换（需配置服务检测脚本）。

Keepalived 本身不直接实现负载均衡，而是 结合 LVS 实现四层负载均衡（基于IP和端口，如TCP、UDP），将客户端请求分发到后端多台应用服务器，实现负载分担，提升服务并发能力。

核心概念：

场景：搭建1台调度器（Keepalived+LVS），2台后端Web服务器，实现客户端请求的负载分发，同时通过Keepalived保障调度器的高可用（避免调度器单点故障）。

环境准备（4台服务器，系统CentOS 7）：

实例流程：

初始状态：调度器1（Master）持有VIP，LVS配置轮询算法，后端两台Web服务器正常运行。
请求分发：客户端通过VIP（192.168.1.200）访问Web服务，调度器1接收请求后，按轮询算法将第一个请求分发到后端1（192.168.1.102），第二个请求分发到后端2（192.168.1.103），依次循环。
调度器故障：停止调度器1的Keepalived服务，调度器2（Backup）未收到心跳，接管VIP，继续通过LVS分发请求，客户端访问不受影响。
后端服务器故障：若后端1（192.168.1.102）故障，LVS会检测到后端服务不可用，自动将所有请求分发到后端2（192.168.1.103）；待后端1修复后，自动恢复轮询分发。

关键说明：四层负载均衡（LVS）的优势是性能高（基于内核层转发），适合高并发场景；缺点是不支持七层协议（如HTTP、HTTPS）的解析，若需七层负载均衡，可配合Nginx实现（Keepalived保障Nginx高可用，Nginx实现七层负载）。

实际生产环境中，Keepalived 常同时实现"调度器高可用"和"后端负载均衡"，架构如下：

客户端 → VIP（Keepalived 虚拟IP）→ 主调度器（Keepalived+LVS）→ 后端服务器集群（多台应用服务器）

备份调度器实时监控主调度器，后端服务器集群通过LVS实现负载分担，双重保障服务的稳定性和高并发能力。

举例：某小型电商网站，采用"2台调度器（Keepalived+LVS）+ 4台Web服务器（Nginx）+ 2台MySQL服务器（主从）"架构，其中：