Linux 高可用架構實戰：Keepalived + VRRP 實現 Web 服務雙機熱備

Keepalived 基於 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）協議，提供輕量級的高可用方案：多台節點共享一個虛擬 IP（VIP），主節點故障時備節點自動漂移 VIP 接管流量，實現秒級故障切換。本文記錄四節點雙主雙備實戰部署全過程。

架構原理

• 客戶端 只訪問 VIP，無感知後端實體 IP 變化。
• Master（主控制節點） 持有 VIP，發送 VRRP 廣播宣告優先級。
• Backup（備控制節點） 接收廣播，優先級低時保持備用；Master 心跳丟失超時後，Backup 搶佔 VIP。
• Real Server（真實業務服務器） 運行實際 Web 服務（Nginx/Apache/Tomcat），通過 VIP 對外暴露。

前置條件（四節點均需滿足）

1. 主機名解析：/etc/hosts 配置所有節點 hostname ↔ IP，或 DNS 解析。
2. 時間同步：ntpdate 或 chrony 同步 NTP，避免日志時間混亂、VRRP 廣播間隔異常。
3. Yum 源就緒：配置 base、epel、ha 源，確保 keepalived、ipvsadm、kernel-headers 可安裝。
4. 關閉 SELinux / 設置防火牆：允許 VRRP 組播（224.0.0.18）與單播健康檢查端口通過。

Keepalived 源碼編譯安裝（兩控制節點）

1. 安裝構建依賴

yum install -y gcc openssl-devel libnl3-devel ipset-devel iptables-devel \
kernel-headers make automake autoconf libtool

2. 下載、解壓、編譯、安裝

wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.8.tar.gz  # 示例版本
tar xf keepalived-2.2.8.tar.gz
cd keepalived-2.2.8
./configure --prefix=/usr/local/keepalived
make
make install

3. 生成配置文件目錄與啟動腳本

mkdir -p /etc/keepalived
cp /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/
cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/
cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/
cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/

核心配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf 詳解

Master 節點配置

! Configuration File for keepalived

global_defs {
    notification_email {
        admin@example.com
    }
    notification_email_from keepalived@master
    smtp_server 127.0.0.1
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_MASTER_01  # 全局唯一標識
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                    # 狀態：MASTER
    interface eth0                  # 綁定網卡（發送 VRRP 報文）
    virtual_router_id 51            # VRRP 組 ID（0-255，主備一致）
    priority 100                    # 優先級（主 > 備）
    advert_int 1                    # 心跳間隔（秒）
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456            # 簡單密碼認證（建議用 AH/IPsec）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0   # VIP/掩碼/設備
    }
    # 可選：健康檢查腳本，檢測 Nginx 進程/端口
    # track_script {
    #     chk_nginx
    # }
}

# 可選：定義健康檢查腳本
# vrrp_script chk_nginx {
#     script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
#     interval 2
#     weight -20
#     fall 3
#     rise 2
# }

Backup 節點配置（關鍵差異）

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP                    # 狀態：BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51            # 必須一致
    priority 90                     # 低於 Master
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/24 dev eth0
    }
}

啟動與驗證

# 兩節點均執行
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived

# 驗證 VIP 掛載在 Master 上
ip addr show eth0 | grep 192.168.1.100

# 模擬 Master 故障
systemctl stop keepalived  # Master 上執行
# 觀察 Backup 日志：VRRP_Instance VI_1 Transition to MASTER STATE
# 驗證 VIP 已漂移到 Backup
ip addr show eth0 | grep 192.168.1.100

進階：健康檢查腳本 /etc/keepalived/check_nginx.sh

#!/bin/bash
# 檢測 Nginx 進程存活，死則權重 -20 觸發 VIP 漂移
if ! pgrep -x nginx >/dev/null; then
    exit 1
fi
# 可選：檢測 80 端口響應
# curl -s -o /dev/null -w "%{http_code}" https://127.0.0.1 | grep -q 200 || exit 1
exit 0

配置 chmod +x，在 vrrp_instance 中引用 track_script { chk_nginx }。

常見坑點與調試

• VRRP 組播被防火牆攔截：firewall-cmd --add-protocol=vrrp --permanent 或允許 224.0.0.18 組播。單播模式需指定 unicast_peer。
• router_id 衝突：同網段多套 Keepalived 必須 virtual_router_id 不重複，router_id 全局唯一。
• 網卡多 IP 導致 VIP 掛載異常：virtual_ipaddress 顯式指定 dev eth0。
• 優先級抖動：健康檢查腳本 weight 設置不當導致主備頻繁切換，建議 fall 3 rise 2 增加穩定性。
• 調試命令：keepalived -d -D -S 1 前台調試模式輸出詳細日志到 syslog。

延伸： Keepalived 常與 LVS（IPVS）結合實現四層負載均衡 + 高可用；七層場景常搭配 Nginx/HAProxy 做反向代理，Keepalived 僅負責 VIP 漂移。生產環境建議引入 notify_master/notify_backup/notify_fault 腳本對接監控告警（Zabbix/Prometheus/钉钉/企微）。