運維工程師技術教程之HA高可用架構詳情 - nginx,Nginx,服務器,運維學技術贏未來博客

生產環境中非常經典和推薦的高可用負載均衡架構！

這種架構被稱為 “雙機熱備” 模式，通過 Keepalived 實現虛擬 IP（VIP）的故障自動切換，同時由 Nginx 實現後端 Web 服務器的負載均衡。

架構 overview

你將擁有兩台負載均衡服務器：

LB01 (主節點)：10.0.0.8
LB02 (備節點)：10.0.0.9
虛擬 IP (VIP)：10.0.0.100 (這是對外提供服務的 IP)
後端 Web 服務器：
- Web01: 10.0.0.11
- Web02: 10.0.0.12

工作流程：

正常情況下，Keepalived 在 LB01 上處於 MASTER 狀態，將 10.0.0.100 這個 VIP 綁定在 LB01 的網卡上。
用户通過 http://10.0.0.100 訪問服務，流量全部進入 LB01。
LB01 上的 Nginx 作為反向代理，將請求負載均衡到後端的 Web01 和 Web02。
如果 LB01 發生故障（如服務器宕機、Nginx 停掉），Keepalived 會檢測到失敗。
Keepalived 自動在 LB02 上切換到 MASTER 狀態，並將 VIP 10.0.0.100 綁定到 LB02 的網卡上。
用户流量無縫切換到 LB02，由 LB02 上的 Nginx 繼續提供負載均衡服務，整個過程對用户透明。

配置步驟

前提條件

在 LB01 和 LB02 上都安裝了 Nginx 和 Keepalived。

sudo yum install -y nginx keepalived # CentOS/RHEL
# sudo apt install -y nginx keepalived # Ubuntu/Debian

確保後端 Web 服務器（10.0.0.11, 10.0.0.12）上的 Web 服務正常運行，並且 LB 服務器可以訪問它們的 80 端口。

關閉或配置防火牆，允許 VRRP 協議（keepalived 使用）和 HTTP/HTTPS 流量。

# 允許 VRRP (默認使用協議號 112)
sudo firewall-cmd --add-protocol=vrrp --permanent
sudo firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
sudo firewall-cmd --add-port=443/tcp --permanent
sudo firewall-cmd --reload

1. 配置 Nginx (在 LB01 和 LB02 上完全相同)

Nginx 的配置主要是定義一個** upstream 塊，列出後端 Web 服務器，然後在 server 塊中通過 proxy_pass **將請求轉發到這個 upstream。

編輯 Nginx 配置文件：
```
sudo vim /etc/nginx/nginx.conf
```

在 http 塊內添加以下配置：

http {
    # ... 其他已有配置 ...

    # 定義後端 Web 服務器集羣
    upstream backend_servers {
        server 10.0.0.11 weight=1; # Web01, weight 表示權重
        server 10.0.0.12 weight=1; # Web02
        # 可以添加更多 server ...
        # server 10.0.0.13 backup; # 備份服務器，只有主服務器都故障時才啓用
    }

    # 定義負載均衡的虛擬主機
    server {
        listen 80;
        server_name _; # 或者你的域名，如 www.example.com

        # 訪問日誌
        access_log /var/log/nginx/access.log;
        error_log /var/log/nginx/error.log;

        location / {
            # 將請求轉發到後端服務器集羣
            proxy_pass http://backend_servers;

            # 以下是一些推薦的 proxy 配置
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        }
    }

    # ... 其他已有配置 ...
}

檢查配置並重啓 Nginx：

sudo nginx -t
sudo systemctl restart nginx
sudo systemctl enable nginx

注意：LB01 和 LB02 上的 Nginx 配置必須一模一樣，這樣切換後服務才能無縫銜接。

2. 配置 Keepalived

Keepalived 的配置在主備節點上略有不同。核心是 state、priority 和 authentication 這幾個字段。

在 LB01 (主節點, 10.0.0.8) 上

編輯 Keepalived 配置文件：

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

寫入以下配置：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     admin@example.com # 發生故障時發送郵件通知的地址
   }
   notification_email_from keepalived@example.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL # 標識此節點的字符串，通常無需修改
}

# 定義一個 VRRP 實例
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER # 標識此節點為主節點
    interface eth0 # 綁定 VIP 的網卡名稱，請根據你的實際情況修改
    virtual_router_id 51 # 虛擬路由 ID，主備節點必須相同
    priority 100 # 優先級，主節點要高於備節點
    advert_int 1 # 心跳通告間隔，單位秒

    # 認證信息，主備節點必須相同
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }

    # 虛擬 IP 地址，可以配置多個
    virtual_ipaddress {
        10.0.0.100/24 # VIP 及其子網掩碼
    }
}

在 LB02 (備節點, 10.0.0.9) 上

編輯 Keepalived 配置文件：

sudo vim /etc/keepalived/keepalived.conf

寫入以下配置（注意與主節點的區別）：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     admin@example.com
   }
   notification_email_from keepalived@example.com
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP # 標識此節點為備節點
    interface eth0 # 同樣，確保網卡名稱正確
    virtual_router_id 51 # 必須與主節點相同
    priority 90 # 優先級，必須低於主節點
    advert_int 1

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111 # 必須與主節點相同
    }

    virtual_ipaddress {
        10.0.0.100/24 # 必須與主節點相同
    }
}

關鍵差異點：

state: 一個是 MASTER，另一個是 BACKUP。
priority: MASTER 的優先級（100）高於 BACKUP（90）。

在兩台服務器上都啓動並設置 Keepalived 開機自啓：

sudo systemctl restart keepalived
sudo systemctl enable keepalived

3. 測試與驗證

檢查 VIP 綁定：在 LB01 上執行 ip addr，你應該能看到 10.0.0.100 已經綁定在 eth0 網卡上。在 LB02 上執行 ip addr，此時應該看不到 10.0.0.100。
訪問測試：在瀏覽器或另一台機器上訪問 http://10.0.0.100，應該能看到後端 Web 服務器的頁面。你可以查看 Nginx 日誌（/var/log/nginx/access.log）來確認請求是否被負載均衡到了不同的 Web 節點。
故障切換測試：
- 在 LB01 上停止 Keepalived 或 Nginx 服務來模擬故障：
```
sudo systemctl stop keepalived
# 或者 sudo systemctl stop nginx
```
- 立即在 LB02 上執行 ip addr，你會發現 10.0.0.100 已經自動綁定到了 LB02 的 eth0 上。
- 再次訪問 http://10.0.0.100，服務應該依然可用，沒有中斷。
恢復測試：
- 在 LB01 上重新啓動服務：
```
sudo systemctl start keepalived
# 或者 sudo systemctl start nginx
```
- 由於 LB01 的優先級更高，它會重新成為主節點。在 LB01 上執行 ip addr，10.0.0.100 會“漂移”回來。（這個行為取決於 nopreempt 配置，默認是會搶佔的）。

至此，你已經成功搭建了一個高可用的負載均衡集羣！

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