一、核心基础认知
1.1 核心两大功能
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高可用（HA）：通过虚拟IP（VIP）漂移，实现主备节点自动故障切换，避免单点故障，切换过程对客户端透明，无需人工干预。
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负载均衡（LB）：整合Linux内核IPVS模块（LVS核心），实现四层流量负载分发，将客户端请求均匀分摊到后端真实服务器（Real Server）。
1.2 核心组件与模块
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VRRP模块：实现虚拟路由冗余协议，完成主备节点选举、心跳通信、VIP漂移，是高可用核心。
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Check模块：负责节点健康检查，支持TCP、HTTP、脚本自定义检查，剔除故障节点，保障流量只分发到健康节点。
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Core模块：全局配置加载、进程管理、日志维护，统筹整体工作流程。
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IPVS模块：内核级负载均衡模块，实现四层请求转发、调度算法，是负载均衡核心依赖。
1.3 关键术语
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VIP（Virtual IP）：虚拟IP，对外统一提供服务的IP，主备节点共享，故障时自动漂移。
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Master节点：主节点，优先级高，默认绑定VIP，对外提供服务，周期性发送心跳报文。
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Backup节点：备节点，优先级低，监听主节点心跳，主节点故障时自动升级为Master，接管VIP。
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Real Server（RS）：后端真实业务服务器，处理实际请求，负载均衡器将流量转发至此。
二、高可用核心原理（VRRP协议）
2.1 VRRP协议核心逻辑
VRRP（虚拟路由冗余协议）是Keepalived高可用的底层协议，通过组播（224.0.0.18）实现节点间通信，核心流程：
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正常运行：Master节点绑定VIP，每隔1-3秒发送VRRP心跳通告，告知Backup节点自身正常运行。
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故障检测：Backup节点在指定时间内（通常3倍通告间隔）未收到心跳，判定Master节点故障。
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自动切换：Backup节点按优先级选举新Master，新节点绑定VIP，发送免费ARP更新网关/交换机ARP缓存，完成无缝切换。
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故障恢复：原Master节点恢复后，默认抢占模式下会重新夺回VIP；非抢占模式下保持Backup身份，避免频繁切换。
2.2 高可用核心配置要点
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virtual_router_id：虚拟路由ID，同一集群主备节点必须一致（0-255），用于区分不同集群。
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priority：节点优先级（1-254），Master优先级高于Backup，决定选主结果。
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advert_int：心跳通告间隔，单位秒，建议1-3秒，避免网络延迟误判。
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nopreempt：非抢占模式，开启后主节点恢复不抢占VIP，适合生产避免服务波动。
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认证配置：主备节点密码一致，防止非法节点加入集群。
三、负载均衡核心原理
3.1 负载均衡依托：IPVS/LVS
Keepalived本身不直接实现负载均衡，而是调用Linux内核IPVS（LVS核心模块），实现内核级四层负载均衡，性能远超七层负载均衡，核心特点：
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工作在网络四层，只转发流量，不解析应用层数据，性能极高，支持高并发。
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支持多种调度算法，适配不同业务场景。
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支持三种工作模式，适配不同网络环境。
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3.2 常用负载调度算法
rr（轮询）：核心逻辑是将请求依次分发给后端Real Server，实现请求的平均分配，适用场景为后端服务器配置一致、无状态服务，能确保各节点负载均匀。
wrr（加权轮询）：核心逻辑是按节点权重比例分配请求，权重越高的节点接收的请求越多，适用场景为后端服务器性能不均衡，可通过权重调整让高性能节点承担更多负载。
lc（最少连接）：核心逻辑是将请求分配给当前连接数最少的Real Server，适用场景为长连接服务，如数据库、文件传输等，能避免单个节点连接过载。
wlc（加权最少连接）：核心逻辑是结合节点权重与当前连接数分配请求，兼顾节点性能与连接负载，适用场景为性能不均的长连接集群，平衡各节点负载与性能发挥。
sh（源地址哈希）：核心逻辑是将同一客户端IP固定分配到同一Real Server，适用场景为需要会话保持的业务，确保客户端会话连续性。
3.3 LVS三种工作模式
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DR模式（直接路由，推荐）：最常用，性能最高，负载均衡器与RS在同一网段，RS直接回传给客户端，无需经过负载均衡器，适合大规模集群。
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NAT模式（网络地址转换）：请求和响应都经过负载均衡器，配置简单，性能一般，适合小规模集群。
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TUN模式（IP隧道）：跨网段部署，RS可在不同机房，配置复杂，适合异地集群。
四、核心配置文件详解（keepalived.conf）
配置文件默认路径：/etc/keepalived/keepalived.conf，分为全局配置、VRRP实例配置、虚拟服务器配置三部分。
4.1 主备高可用基础配置（Master节点）
- ! Configuration File for keepalived global_defs { router_id HA_MASTER # 节点唯一标识，建议用主机名 } # 健康检查脚本（可选，监控业务服务） vrrp_script chk_nginx { script "/usr/local/bin/check_nginx.sh" # 自定义检查脚本 interval 2 # 检查间隔2秒 weight -20 # 检查失败，优先级降低20 } vrrp_instance VI_1 { state MASTER # 初始状态，主节点 interface eth0 # 绑定VIP的网卡 virtual_router_id 51 # 集群ID，主备一致 priority 100 # 优先级，高于备节点 advert_int 1 # 心跳间隔1秒 nopreempt # 非抢占模式，生产推荐开启 authentication { auth_type PASS auth_pass 123456 # 认证密码，主备一致 } virtual_ipaddress { 192.168.1.100/24 # 虚拟IP，可配置多个 } track_script { chk_nginx # 关联健康检查脚本 } }
4.2 Backup节点核心差异
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state改为BACKUP
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priority低于Master（如90）
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其余virtual_router_id、认证、VIP、网卡配置完全一致
4.3 负载均衡虚拟服务器配置
- virtual_server 192.168.1.100 80 { # VIP+端口 delay_loop 3 # 健康检查间隔3秒 lb_algo wrr # 调度算法：加权轮询 lb_kind DR # 工作模式：DR模式 persistence_timeout 60 # 会话保持时间60秒 protocol TCP # 后端真实服务器1 real_server 192.168.1.11 80 { weight 3 # 权重 TCP_CHECK { # TCP健康检查 connect_port 80 connect_timeout 3 } } # 后端真实服务器2 real_server 192.168.1.12 80 { weight 2 TCP_CHECK { connect_port 80 connect_timeout 3 } } }
五、安装与常用命令
5.1 快速安装（CentOS/RHEL）
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YUM安装 yum install keepalived -y # 开机自启+启动 systemctl enable --now keepalived # 查看状态 systemctl status keepalived # 查看日志 tail -f /var/log/messages | grep keepalived
5.2 常用运维操作
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查看VIP绑定：
ip addr -
查看IPVS规则：
ipvsadm -Ln -
重启服务：
systemctl restart keepalived -
故障模拟：停止Master服务
systemctl stop keepalived，查看VIP是否漂移
六、生产实战关键要点
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开启非抢占模式：避免主节点恢复后频繁切换，导致服务波动。
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精细化健康检查：不止检查服务器存活，还要监控业务服务（如Nginx、MySQL），避免节点在线但业务故障。
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防火墙放行VRRP：VRRP使用组播224.0.0.18，协议号112，需放行防火墙，否则心跳失败。
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SELinux配置：生产环境SELinux开启时，需配置规则允许Keepalived绑定VIP、执行脚本。
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DR模式配置：后端RS需绑定VIP到回环网卡，抑制ARP广播，避免IP冲突。
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日志监控：实时监控Keepalived日志，及时发现心跳异常、切换故障。
七、常见问题排查
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VIP不漂移：检查virtual_router_id、优先级、防火墙、心跳间隔是否配置正确。
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负载均衡不生效：检查IPVS模块是否加载、调度算法、工作模式、RS健康状态。
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频繁主备切换：网络波动导致心跳丢失，延长通告间隔、调整超时时间，开启非抢占模式。
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RS无法接收流量：DR模式下RS回环网卡VIP配置错误，ARP抑制未生效。
八、典型应用架构
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Nginx+Keepalived：Nginx做七层负载均衡，Keepalived实现Nginx高可用，避免Nginx单点故障。
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LVS+Keepalived：四层负载均衡+高可用，适合高并发Web集群、API网关。
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MySQL+Keepalived：实现MySQL主库高可用，结合MHA实现数据库故障切换。