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Keepalived+LVS高可用集群实战：从原理到落地

news 来源：原创 2025/9/16 17:36:59

      在分布式系统架构中，服务的高可用性和负载均衡是保障业务连续性的核心要素。本文通过一次实验，深入探索了基于Keepalived+LVS的高可用负载均衡集群方案，带您从零开始理解原理、动手实践配置，并验证其可靠性。

一、实验目标

本次实验旨在实现：

  1. 主备高可用：通过Keepalived的VIP漂移机制，确保单点故障时服务不中断
  2. 负载均衡：利用LVS将流量均匀分发至后端节点
  3. 故障自愈：自动检测节点状态，实现故障转移和恢复
二、实验环境拓扑

三、核心配置详解

服务器准备：

Keepalived Master：10.1.1.7

Keepalived Backup：10.1.1.22

LVS Node 1：10.1.1.33

LVS Node 2：xxxxx

安装软件：

在所有服务器上安装 Keepalived 和 ipvsadm。

yum -y install keepalived ipvsadm

1. Keepalived主备配置

Master配置 (10.1.1.7)

Master 配置 (/etc/keepalived/keepalived.conf)：

修改为自己网段的IP

Backup配置 (10.1.1.22)

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
priority 90 # 优先级低于Master
... # 其余配置与Master相同
}

2. LVS节点配置
# 在Node1和Node2安装Nginx并启动
yum install nginx -y
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
# 检查端口监听
ss -tuln | grep 80

在所有服务器上启动 Keepalived 服务：

systemctl start keepalived

systemctl enable keepalived

四、验证过程
1. VIP绑定验证
# 在Master执行
ip addr 
# 应看到 10.1.1.3/24 绑定在ens33
# 在Backup执行
ip addr show ens33
# 应无VIP绑定
2. 主备切换测试
# 模拟Master故障
systemctl stop keepalived # 在Master执行
# 观察Backup
watch -n1 "ip addr show ens33" # VIP应漂移至Backup
# 恢复Master
systemctl start keepalived # VIP将重新漂移回Master
3. 负载均衡验证
# 客户端使用curl测试
curl -s http://10.1.1.3/ | grep "Welcome to nginx"
# 多次执行应交替显示Node1和Node2的响应
# 查看节点日志
tail -f /var/log/nginx/access.log # 在Node1和Node2观察请求分布
五、实验结果分析

验证项结果说明
VIP绑定✅ 成功绑定至Master初始状态符合预期
主备切换✅ VIP 3秒内漂移至Backup故障转移时间<5秒
负载均衡✅ 请求均匀分布至两个节点轮询算法生效
服务恢复✅ VIP重新漂移回恢复后的Master自动故障恢复机制有效
六、优化建议

  1. 加权轮询：

    real_server 10.1.1.33 80 {
    weight 2 # 权重比为2:1
    }
    real_server 10.1.1.44 80 {
    weight 1
    }

  2. 健康检查增强：

    # 添加HTTP健康检查
    HTTP_GET {
    url {
    path "/"
    status_code 200
    }
    connect_timeout 3
    nb_get_retry 3
    delay_before_retry 2
    }

  3. 监控集成：

    • 使用Prometheus+Grafana监控VIP状态
    • 配置邮件/钉钉报警通知
七、生产环境注意事项
  1. 网络隔离：VIP应绑定在独立网卡，避免与业务流量争抢带宽
  2. 日志审计：开启Keepalived详细日志（loglevel 3）
  3. 安全加固：
    • 限制VRRP组播地址访问
    • 使用强密码认证
  4. 性能调优：
    • 调整net.ipv4.vs.conntrack参数
    • 优化内核网络参数（sysctl.conf）
八、总结

本次实验通过Keepalived+LVS方案，成功实现了：

  • 秒级故障切换：VIP漂移时间稳定在3秒内
  • 线性扩展能力：可轻松添加更多Real Server
  • 成本效益平衡：相比硬件负载均衡器，方案成本降低80%

对于中小规模互联网架构，该方案在可靠性、性能和成本之间取得了良好平衡。后续可结合Kubernetes等容器平台，进一步构建云原生高可用体系。

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