Keepalived + LVS（DR）+ MariaDB 主主高可用架构实战指南

Keepalived + LVS（DR）+ MariaDB 主主高可用架构实战指南

从单点故障到 99.99% 可用性，一套方案搞定数据库读写分离、负载均衡与自动故障转移

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一、为什么需要这套架构？

在企业级应用中，数据库是业务数据的"核心载体"。无论是电商交易、金融支付还是政务系统，都对数据库提出以下刚性需求：

• 24×7 无间断服务：避免单点故障导致业务中断。秒杀活动中，数据库宕机 1 分钟可能造成数万元损失。
• 高并发读写：日均 SQL 从百万到亿级，单机 CPU/IO 瓶颈明显。
• 数据零丢失：硬件故障或软件异常时，数据不损坏、不丢失。
• 灵活扩展：读压力增大时可快速新增节点，无需修改业务代码。

传统架构的痛点

架构	问题
单节点数据库	单点故障致命，MTTR 通常超 30 分钟
简单主从（一主一从）	写瓶颈仍在主库，主库故障需手动切换，易出错
业务层硬编码读写分离	无故障检测，扩展需重启服务，运维复杂

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二、方案选型：为什么是 Keepalived + LVS + MariaDB 主主？

组件	作用	核心优势
MariaDB 主主	双主互备，同时处理写请求	写性能翻倍（500 TPS → 1000+ TPS），任一节点故障无数据丢失
LVS（DR 模式）	四层负载均衡，分发读写请求	单机 10 万+ 并发连接，响应直返客户端，效率极高
Keepalived	LVS 主备高可用（VRRP）	故障时 1~3 秒自动切换 VIP，消除负载均衡层单点风险

预期收益：

• 可用性从 99.9% 提升至 99.99%（年中断时间从 8.76 小时降至 52 分钟）
• 写性能 1000+ TPS，95% 查询响应 < 200ms
• 故障自动转移，运维效率提升 70%

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三、MariaDB 主从复制原理（主主的基础）

主从复制是主主同步的基石，核心流程如下：

1. 主库 将数据变更写入 binlog（二进制日志）
2. 从库 IO 线程连接主库，请求指定位置后的 binlog
3. 主库 binlogdump 线程将增量 binlog 传输给从库
4. 从库 IO 线程将收到的内容写入本地 relay log（中继日志）
5. 从库 SQL 线程读取 relay log 并重放，实现数据一致

主主复制：只需将"主库"和"从库"角色互换，再执行一次主从配置即可。

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四、实验环境

主机名	IP 地址	角色
client1.wzh.cloud	10.1.8.21	客户端（测试）
router.wzh.cloud	10.1.8.20 / 10.1.1.20	路由器（跨网段）
ha1.wzh.cloud	10.1.8.13	LVS + Keepalived（主）
ha2.wzh.cloud	10.1.8.14	LVS + Keepalived（备）
db1.wzh.cloud	10.1.8.11	MariaDB 主主节点1
db2.wzh.cloud	10.1.8.12	MariaDB 主主节点2

VIP ：10.1.8.100/24（由 Keepalived 管理）

所有节点操作系统为 CentOS 7 / RHEL 系，网卡为 ens33。

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五、基础配置（主机名 & 网络）

以下为各节点的关键配置（以 db1 为例，其余类似）：

bash

# db1
hostnamectl set-hostname db1.wzh.cloud
nmcli connection modify ens33 ipv4.method manual ipv4.addresses 10.1.8.11/24 \
  ipv4.gateway 10.1.8.20 ipv4.dns 223.5.5.5 autoconnect yes
nmcli connection up ens33

路由器配置（开启转发和 NAT）：

bash

echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf && sysctl -p
systemctl enable firewalld --now
firewall-cmd --set-default-zone=trusted
firewall-cmd --add-masquerade --permanent && firewall-cmd --reload

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六、MariaDB 主主搭建

6.1 安装并初始化（db1 和 db2）

bash

yum install -y mariadb-server

编辑 /etc/my.cnf.d/server.cnf，在 [mysqld] 段添加：

db1 配置：

ini

server-id = 1
log_bin = mysql-bin
relay_log = mysql-relay-bin

db2 配置：

ini

server-id = 2
log_bin = mysql-bin
relay_log = mysql-relay-bin

启动服务并安全初始化（设置 root 密码为 huawei，删除匿名用户、禁止远程 root 登录、删除 test 库）：

bash

systemctl enable mariadb --now
mysql_secure_installation   # 按提示操作

6.2 配置主从：db2 → db1（即 db1 为主，db2 为从）

在主库 db1 上：

sql

GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'repl'@'10.1.8.12' IDENTIFIED BY 'huawei';
FLUSH PRIVILEGES;
SHOW MASTER STATUS\G
-- 记录 File 和 Position，例如 mysql-bin.000003, Position=327

在从库 db2 上：

sql

CHANGE MASTER TO
  MASTER_HOST='10.1.8.11',
  MASTER_USER='repl',
  MASTER_PASSWORD='huawei',
  MASTER_PORT=3306,
  MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000003',
  MASTER_LOG_POS=327,
  MASTER_CONNECT_RETRY=30;
START SLAVE;
SHOW SLAVE STATUS\G   -- 确保 Slave_IO_Running 和 Slave_SQL_Running 均为 Yes

6.3 配置主从：db1 → db2（反向同步，实现主主）

在主库 db2 上（此时角色互换）：

sql

GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'repl'@'10.1.8.11' IDENTIFIED BY 'huawei';
FLUSH PRIVILEGES;
SHOW MASTER STATUS\G   -- 记录新 File 和 Position

在从库 db1 上：

sql

CHANGE MASTER TO
  MASTER_HOST='10.1.8.12',
  MASTER_USER='repl',
  MASTER_PASSWORD='huawei',
  MASTER_PORT=3306,
  MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000002',   -- 以实际为准
  MASTER_LOG_POS=1769,
  MASTER_CONNECT_RETRY=30;
START SLAVE;
SHOW SLAVE STATUS\G   -- 同样检查两个 Yes

验证：在 db1 创建库，db2 自动同步；在 db2 创建表，db1 也能看到。

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七、配置 LVS + Keepalived（高可用负载均衡）

7.1 后端 RS（db1/db2）配置 VIP 环回口及 ARP 参数

所有数据库节点（db1, db2）执行：

bash

# 创建 dummy 网卡绑定 VIP（仅用于响应，不对外宣告）
nmcli connection add type dummy ifname dummy con-name dummy ipv4.method manual ipv4.addresses 10.1.8.100/32
nmcli connection up dummy

# 调整 ARP 参数，避免 VIP 冲突
cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.dummy.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.dummy.arp_announce = 2
EOF
sysctl -p

7.2 安装 Keepalived 和 ipvsadm（ha1 和 ha2）

bash

yum install -y keepalived ipvsadm
cp /etc/keepalived/keepalived.conf{,.bak}

主 LVS（ha1） 的 /etc/keepalived/keepalived.conf：

nginx

! Configuration File for keepalived

global_defs {
    router_id ha1
}

vrrp_instance db {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 110
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass wzh@123
    }
    virtual_ipaddress {
        10.1.8.100/24
    }
}

virtual_server 10.1.8.100 3306 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 10.1.8.11 3306 {
        weight 1
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
    real_server 10.1.8.12 3306 {
        weight 2
        TCP_CHECK {
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

备 LVS（ha2） 只需将 state MASTER 改为 state BACKUP，priority 改为 100（低于主），其余相同。

启动服务：

bash

systemctl enable keepalived --now

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八、功能测试

8.1 创建测试账号（在任意主库执行）

sql

GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'wzh'@'%' IDENTIFIED BY 'huawei';
FLUSH PRIVILEGES;

8.2 客户端连接测试

在 client1 安装 mysql 客户端：

bash

yum install -y mysql
mysql -uwzh -phuawei -h 10.1.8.100

成功连接即表示 LVS 正常分发请求。

8.3 高可用测试

1. 停止 ha1 上的 keepalived：

   bash

   systemctl stop keepalived

   此时 VIP 应在 1~3 秒内漂移至 ha2，客户端连接仍正常。

2. 停止 db1 上的 mariadb：

   bash

   systemctl stop mariadb

   LVS 健康检查会剔除 db1，所有请求自动转发到 db2，业务不受影响。

3. 恢复服务，再次连接验证。

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九、总结与运维建议

• 双主写入 ：注意避免自增主键冲突，可设置 auto_increment_increment=2 和 auto_increment_offset 分别为 1 和 2。
• 监控：建议配合 Prometheus + Grafana 监控 LVS 连接数、MariaDB 复制延迟、VIP 状态。
• 备份：尽管有双主，仍需定期全量备份（如 mysqldump 或 xtrabackup）。
• 扩展：若读压力继续增大，可添加多个只读从库并配置 LVS 转发读请求（需区分读写端口或使用不同 VIP）。