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构建高可用Web服务,基于Keepalived的三台服务器集群实战

时间： 2026-02-21 8:48 阅读数： 3人阅读

在当今互联网时代,Web服务的稳定性和可用性直接关系到用户体验和业务连续性，任何单点故障都可能导致服务中断，造成不可估量的损失，为了消除单点故障，构建高可用（High Availability, HA）集群成为企业级应用的标配，本文将详细介绍如何利用Keepalived软件，结合三台Web服务器，搭建一个高性能、高可用的Web服务集群方案。

为什么需要Keepalived与三台服务器集群？

传统的单台Web服务器面临着诸多风险,如硬件故障、系统崩溃、网络中断等，虽然双机热备（如主备模式）能提供一定的高可用性，但存在资源利用率低（备用服务器通常处于空闲状态）和单点隐患（主备切换时仍可能出现短暂服务中断）等问题。

引入三台服务器并结合Keepalived,可以构建更优的解决方案：

  1. 高可用性：三台服务器互为备份，当其中一台发生故障时，其他服务器能迅速接管服务，确保服务不中断或中断时间极短。
  2. 负载均衡：结合Nginx等反向代理软件，Keepalived可以实现流量的负载均衡，将用户请求分发到多台后端Web服务器，提高整体处理能力和响应速度。
  3. 可扩展性：集群架构便于后续增加更多服务器节点，以应对不断增长的业务需求。
  4. 故障自动转移：Keepalived通过VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）协议，能够自动检测服务器状态，并在主节点故障时，快速将虚拟IP（VIP）切换到备用节点，实现服务的无缝切换。

核心组件：Keepalived简介

Keepalived最初是为LVS（Linux Virtual Server）负载均衡器设计的，主要用来监控集群系统中各个服务节点的状态，后来，它逐渐演变成一个更通用的高可用解决方案，支持对任意TCP服务进行健康检查和故障转移。

其核心功能包括：

  • VRRP：通过虚拟路由器冗余协议，实现虚拟IP的动态管理和故障转移。
  • 健康检查：定期检查后端服务器的服务状态（如HTTP端口、特定URL等），确保只有健康的节点才能接收流量。
  • 故障通知：当节点故障时，可以通过邮件等方式发送通知。
  • 脚本支持：允许用户自定义脚本来执行复杂的健康检查和故障恢复操作。

三台服务器集群架构设计

我们采用“一主两备”（Master-Backup-Backup）或“主主备”（Master-Master-Backup，需结合负载均衡软件）的常见架构，这里我们以更典型的“一主两备”结合负载均衡为例进行阐述。

假设我们有以下三台Web服务器：

  • Server 1 (192.168.1.10)：主节点（Master），默认处理流量。
  • Server 2 (192.168.1.11)：备用节点1（Backup1），当主节点故障时接管服务。
  • Server 3 (192.168.1.12)：备用节点2（Backup2），进一步增强可用性，或在Backup1也故障时接管。

核心组件部署：

  1. 虚拟IP（VIP）：168.1.100，对外提供服务的统一入口。
  2. Keepalived：在三台服务器上均安装。
  3. Web服务（如Nginx/Apache）：在三台服务器上均安装并配置相同的应用程序。
  4. （可选）负载均衡软件：如Nginx，可以部署在VIP指向的位置，或者直接利用Keepalived的转发功能（如果后端服务器直接提供服务，则VIP直接指向主节点，通过Keepalived做健康检查和故障转移；如果后端服务器需要Nginx做负载均衡，则Keepalived负责Nginx负载均衡器本身的高可用）。

为了简化,我们假设三台服务器都部署了相同的Web服务（如Nginx），VIP 168.1.100 由Keepalived动态分配给当前的主节点，用户请求访问VIP，实际由主节点上的Web服务处理，当主节点故障，VIP自动切换到Backup1，若Backup1也故障，则切换到B

随机配图
ackup2。

配置步骤（以Nginx + Keepalived为例）

  1. 环境准备：

    • 三台服务器安装相同的Linux操作系统（如CentOS 7/8）。
    • 三台服务器安装Nginx,并配置相同的测试页面，确保Web服务能正常启动。
    • 三台服务器安装Keepalived：yum install -y keepalived (CentOS) 或 apt-get install -y keepalived (Ubuntu)。

  2. Keepalived配置：

    • 主节点（Server 1, 192.168.1.10）： 编辑 /etc/keepalived/keepalived.conf 文件：

      ! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL_MASTER  # 路由器ID，主备节点不同
    vrrp_skip_check_adv_addr
    vrrp_strict
    vrrp_garp_interval 0
    vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/usr/local/sbin/check_nginx.sh" # 自定义检查Nginx状态的脚本
    interval 2
    weight -20
    fall 3
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER    # 主节点状态为MASTER
    interface eth0  # 本地网卡名称，根据实际情况修改
    virtual_router_id 51
    priority 100    # 主节点优先级较高
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0 label eth0:0 # 虚拟IP
    }
    track_script {
        check_nginx   # 调用自定义脚本检查Nginx
    }
}

      check_nginx.sh 脚本内容示例（用于检查Nginx进程是否存活）：

      #!/bin/bash
if ! pgrep nginx > /dev/null; then
    exit 1
else
    exit 0
fi

      给脚本执行权限：chmod +x /usr/local/sbin/check_nginx.sh

    • 备用节点1（Server 2, 192.168.1.11）： 编辑 /etc/keepalived/keepalived.conf 文件，主要修改以下部分：

      global_defs {
    router_id LVS_DEVEL_BACKUP1
    # ... 其他全局配置同主节点 ...
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/usr/local/sbin/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -20
    fall 3
    rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP    # 备用节点状态为BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90     # 优先级低于主节点
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0 label eth0:0
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
    # nopreempt # 如果需要非抢占模式，取消注释（主节点恢复后不抢占）
}

    • 备用节点2（Server 3, 192.168.1.12）： 配置与备用节点1类似，只需修改 router_id（如 LVS_DEVEL_BACKUP2）和 priority（如 80，低于备用节点1）。

  3. 启动与测试：

    • 在三台服务器上启动Nginx服务：systemctl start nginx，并设置为开机自启：systemctl enable nginx。
    • 在三台服务器上启动Keepalived服务：systemctl start keepalived，并设置为开机自启：systemctl enable keepalived。
    • 在主节点上执行 ip addr 命令，应能看到虚拟IP 168.1.100 已经绑定到 eth0:0。
    • 在客户端浏览器访问 http://192.168.1.100，应能看到Nginx的欢迎页面或测试页面。
    • 故障转移测试：
      • 停止主节点的Nginx服务或关闭主节点服务器,观察备用节点1是否接管VIP（在备用节点1上执行 ip addr 查看）。
      • 如果停止备用节点1,备用节点

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