Keepalived 高可用与负载均衡

一、基础概念

1. 什么是 Keepalived

基于 VRRP 协议 实现的高可用（HA）工具
核心作用：单点故障自动切换，保证服务不间断
同时集成 LVS 负载均衡 管理功能，可直接做四层负载均衡

2. 核心应用场景

高可用（HA）
- 双机热备 / 双主：网关、Nginx、MySQL、Redis 等
- 虚拟 IP（VIP）漂移，对上层透明
负载均衡（LB）
- 配合 LVS 做四层（TCP/UDP）负载均衡
- 支持健康检查，自动剔除异常后端

3. 关键术语

VRRP：虚拟路由冗余协议，多台设备虚拟出一个网关
Master：主节点，持有 VIP，对外提供服务
Backup：备节点，监听主节点，故障时接管
VIP：虚拟 IP，对外统一访问入口
LVS：Linux Virtual Server，内核四层负载均衡
健康检查：检测后端服务存活，自动上下线

二、工作原理

1. VRRP 高可用原理

多台服务器组成一个 VRRP 集群
选举 Master 节点，绑定 VIP
Master 定时发送 VRRP 广播（默认 1s）
Backup 收不到广播则认为主故障，抢占 VIP
切换后自动发送免费 ARP，刷新交换机 / 客户端 ARP 表

2. 负载均衡原理（LVS+Keepalived）

Keepalived 配置虚拟服务（VIP:PORT）
定义后端真实服务器（RS）池
配置调度算法（rr、wrr、lc 等）
自动对 RS 做健康检查（HTTP/TCP/PING）
异常 RS 自动剔除，恢复后自动加入

三、安装与基础配置

1. 安装（CentOS/RHEL）

bash

运行

复制代码

yum install -y keepalived

2. 配置文件路径

plaintext

复制代码

/etc/keepalived/keepalived.conf

3. 核心配置结构

global_defs：全局配置
vrrp_instance：VRRP 实例（高可用核心）
virtual_server：虚拟服务（负载均衡）
real_server：后端真实服务器

四、高可用（HA）典型配置

1. 主节点（Master）配置

plaintext

复制代码

global_defs {
    router_id LVS_MASTER
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0
    }
}

2. 备节点（Backup）配置

plaintext

复制代码

global_defs {
    router_id LVS_BACKUP
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0
    }
}

3. 关键参数说明

router_id：集群内唯一标识
state：初始角色（MASTER/BACKUP）
interface：绑定 VIP 的网卡
virtual_router_id：集群 ID，同集群必须一致
priority：优先级，值越大越易成为主
advert_int：VRRP 报文发送间隔
virtual_ipaddress：VIP 地址

五、负载均衡（LVS）配置

在 keepalived.conf 中添加 virtual_server 配置：

plaintext

复制代码

virtual_server 192.168.1.100 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 0
    protocol TCP

    real_server 192.168.1.11 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
        }
    }

    real_server 192.168.1.12 80 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_port 80
            connect_timeout 3
        }
    }
}

1. 调度算法（lb_algo）

rr：轮询（默认）
wrr：加权轮询
lc：最少连接
wlc：加权最少连接
sh：源地址哈希（会话保持）

2. LVS 工作模式（lb_kind）

DR：直接路由（生产最常用，性能最高）
NAT：网络地址转换
TUN：IP 隧道

3. 健康检查方式

TCP_CHECK：TCP 端口检查
HTTP_GET：HTTP 路径检查
SSL_GET：HTTPS 检查
PING_CHECK：Ping 检查

六、服务管理与状态查看

bash

运行

复制代码

# 启动
systemctl start keepalived

# 开机自启
systemctl enable keepalived

# 查看状态
systemctl status keepalived

# 查看 VIP
ip addr show eth0

# 查看 VRRP 日志
tail -f /var/log/messages

七、常见高可用扩展

1. 抢占与非抢占模式

默认：抢占模式，主恢复后自动抢回 VIP
非抢占：添加 nopreempt，主恢复不抢回

plaintext

复制代码

vrrp_instance VI_1 {
    ...
    nopreempt
}

2. 脚本监控（Nginx/MySQL 高可用）

通过 track_script 监控服务状态，异常则降权触发切换

plaintext

复制代码

vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -20
}

vrrp_instance VI_1 {
    ...
    track_script {
        check_nginx
    }
}

八、常见问题与排错

VIP 不漂移
- 防火墙未放通 VRRP（协议号 112）
- virtual_router_id 不一致
- 优先级配置错误
负载均衡不生效
- LVS 内核模块未加载
- RS 未配置 lo:0 绑定 VIP（DR 模式）
切换后访问不通
- 未发送免费 ARP，网关 ARP 表未刷新
- 网卡配置、子网掩码错误

九、生产使用总结

Keepalived 主打高可用，负载均衡依赖 LVS
四层负载均衡用：Keepalived+LVS
七层负载均衡用：Keepalived+Nginx
关键业务建议：双主模式 + 服务监控脚本
注意时间同步、防火墙规则、网卡名称一致性