Keepalived + Nginx 高可用

Keepalived + Nginx 是实现中小规模业务高可用的经典方案。 基于 VRRP 协议实现 VIP 漂移，主节点宕机时备节点自动接管，切换时间 3-10 秒， 对上游客户端完全透明。是运维工程师入门高可用架构的第一课。

架构原理

VRRP 协议

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）允许多台路由器共享一个虚拟 IP（VIP）：

• 主节点（Master）持有 VIP，定期发送 VRRP 广播（默认 1 秒）
• 备节点（Backup）监听广播，主节点失联（3 次未收到广播）时自动接管 VIP
• 切换对客户端透明，IP/MAC 映射通过 ARP 更新

核心组件

客户端 → VIP
             → Keepalived（VRRP 心跳）→ Nginx → Backend Servers

• Keepalived： VRRP 实现 + 健康检查 + 状态通知
• Nginx： 反向代理 / 静态资源服务
• VIP： 浮动 IP，始终绑定到当前主节点
• 健康检查脚本： vrrp_script 调用外部脚本，检测 Nginx 进程和 HTTP 响应

适用场景

• 静态资源服务高可用
• Nginx 反向代理入口高可用
• 小型业务主备方案

不适用场景： 多活架构、毫秒级切换需求 → 需用 LVS DR 模式或硬件负载均衡器。

Keepalived 配置要点

主备核心参数

关键配置项

# 网卡名确认（不同发行版差异大）
ip a
ls /sys/class/net/

# virtual_router_id 范围 0-255，同一网段不可重复
# weight 为负值时：脚本失败 → 优先级降低 → 备节点接管
# weight -10 表示脚本失败时 priority -= 10

非抢占模式（nopreempt）

默认主节点恢复后抢回 VIP。若希望减少切换次数：

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    priority 100
    nopreempt
}

Nginx 健康检查策略

健康检查有多个层次，根据可靠性要求选择：

生产建议： 层次 1 + 2 必须启用，层次 3 根据业务场景选择。 如果后端全挂时不想触发主备切换（换个节点也一样），层次 3 可以改为只记日志不退出。

VIP 漂移全流程

正常状态：
  Master: VIP + Nginx 运行
  Backup: 无 VIP + Nginx 待命

Nginx 崩溃：
  Master: check_nginx 脚本返回非 0 → priority -= weight → priority < Backup
  Backup: 检测到 priority 更高 → 广播发送 → 绑定 VIP

主机宕机：
  Master: 停止 VRRP 广播
  Backup: 3×advert_int 未收到广播 → 接管 VIP

恢复（默认）：Master 恢复后 priority 回归 → 抢回 VIP
恢复（nopreempt）：Master 恢复后不抢回，等待 Backup 故障

配置一致性保障

两台 Nginx 配置必须同步，否则备节点接管后无法正确服务：

# rsync 同步
rsync -avz /etc/nginx/ root@backup:/etc/nginx/

# ansible playbook
ansible nginx-servers -m copy -a "src=/etc/nginx/ dest=/etc/nginx/"

# 证书同步（SSL 证书双向同步）
rsync -avz /etc/nginx/ssl/ root@backup:/etc/nginx/ssl/

与 Nginx 配置的关联

Keepalived + Nginx 的 HA 方案中，Nginx 自身配置的可靠性同样重要。 参见 nginx-config-pitfalls 了解常见的 Nginx 配置错误（location 匹配、proxy_pass 路径处理、upstream keepalive 等）。

风险与注意事项

1. 脑裂（Split-Brain）： 网络分区时两台可能各自持有 VIP。 解决：使用单播（unicast_src_ip + unicast_peer）替代广播，并配置防火墙放行 VRRP（协议号 112）。

2. 切换中断： 默认 3-10s 中断。需要更高可用性时，客户端应有重试机制（HTTP 请求重试、Nginx upstream 失败重试）。

3. 配置一致性： 两台 Nginx 配置必须同步。建议使用 rsync、ansible 或 git+部署脚本。
4. VIP 同网段约束： Keepalived 依赖 ARP 广播，无法跨网段。跨网段需 LVS DR 模式或隧道模式。
5. 后端单点瓶颈： 本方案只解决 Nginx 层的 HA，后端服务若为单点则仍有单点故障风险。

部署后验证清单

• [ ] VIP 绑定在主节点（ip addr show）
• [ ] 备节点无 VIP
• [ ] 通过 VIP 访问服务正常（curl http://VIP/）
• [ ] 杀掉 Nginx → VIP 漂移到备节点 → 服务恢复
• [ ] 主节点关机 → 备节点接管
• [ ] 恢复后 VIP 行为符合预期（nopreempt 或自动抢回）
• [ ] 健康检查脚本返回码正确（手动执行 echo $?）
• [ ] VRRP 通信正常（tcpdump -i eth0 vrrp -n）
• [ ] SSL 证书在两台同步

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