一、高可用集群基础

核心概念与指标

• 集群类型：

  • LB（负载均衡）：如 LVS、HAProxy、Nginx，提升吞吐量；
  • HA（高可用）：保障核心服务（数据库、Redis）连续性；
  • SPoF（单点故障）：需通过冗余设计消除的风险点。

• 可用性指标：

  • 计算公式：A = MTBF / (MTBF + MTTR)（MTBF 为平均无故障时间，MTTR 为平均修复时间）；
  • 常见标准：99.9%（年停机≤8.76 小时）、99.99%（≤52.56 分钟）、99.999%（≤5.26 分钟）。

• 故障应对思路：

  • 缩短 MTTR（故障恢复时间）；
  • 冗余机制：主备（active/passive）或双主（active/active）模式。

二、VRRP 协议与 Keepalived

VRRP 核心机制

• 作用：将多节点虚拟为单一 "虚拟路由器"，解决网关单点故障；
• 关键术语：
  • VRID（0-255）：虚拟路由器唯一标识；
  • VIP（虚拟 IP）：对外服务的 IP；
  • 角色：master（主节点，提供服务）、backup（备节点，待机接管）；
  • 优先级：决定主备切换的权重（0-255）。
• 工作方式：主节点广播心跳，备节点监听，故障时自动切换。

Keepalived 功能

• VRRP 协议的软件实现，核心功能包括：
  • VIP 地址漂移管理；
  • 后端服务器健康检查；
  • 自动生成 IPVS 负载均衡规则；
  • 支持 Nginx、HAProxy 等高可用切换。

三、实战部署

环境与基础配置

• 节点信息：

  主机名	IP 地址	角色
  KA1	172.25.254.50	Keepalived 主节点
  KA2	172.25.254.60	Keepalived 备节点
  rs11/22	172.25.254.10/20	后端 Web 服务器

• 部署步骤：

  1. 后端服务器安装 httpd 并启动；
  2. KA1/KA2 安装 Keepalived：dnf install keepalived -y；
  3. 配置主节点（KA1）：设置 MASTER 角色、VRID、优先级及 VIP；
  4. 配置备节点（KA2）：角色设为 BACKUP，优先级低于主节点；
  5. 启动服务：systemctl enable --now keepalived。

四、Keepalived 实战部署：从单主到双主

4.1 环境准备

本次实战涉及 4 台主机，网络配置如下：

4.2 基础部署步骤

1. 部署后端服务：在 rs11 和 rs22 安装 httpd 并启动：

   bash

   dnf install httpd -y
   systemctl enable --now httpd
   

2. 安装 Keepalived：在 KA1 和 KA2 执行：

   bash

   dnf install keepalived -y
   

3. 配置主节点（KA1）：编辑/etc/keepalived/keepalived.conf：

   conf

   global_defs {notification_email { 3036573531@qq.com }  # 通知邮箱notification_email_from 3036573431@qq.comsmtp_server 127.0.0.1router_id LVS_DEVEL  # 节点标识
   }# 健康检查脚本（以HAProxy为例）
   vrrp_script CHECK_HAPROXY {script "/etc/keepalived/scripts/haproxy.sh"  # 检查脚本路径interval 1  # 检查间隔（秒）weight -30  # 检查失败时优先级降低值fall 2      # 连续失败次数阈值rise 2      # 恢复成功次数阈值
   }vrrp_instance WEB_VIP {state MASTER  # 角色：主节点interface eth0  # 绑定网卡virtual_router_id 51  # VRID（需与备节点一致）priority 100  # 优先级（高于备节点）advert_int 1  # 心跳间隔（秒）authentication {auth_type PASS  # 认证方式auth_pass 1111  # 认证密码}track_script { CHECK_HAPROXY }  # 关联健康检查virtual_ipaddress {172.25.254.100/24 dev eth0 label eth0:0  # VIP配置}
   }
   

4. 配置备节点（KA2）：与主节点类似，仅需修改state BACKUP和priority 80。

5. 启动服务：

   bash

   systemctl enable --now keepalived.service
   

4.3 核心功能配置

• 日志分离：通过修改启动参数将日志独立存储：

  bash

  # 在/etc/sysconfig/keepalived中添加
  KEEPALIVED_OPTIONS="-D -S 6"  # 日志设备号6
  # 在/etc/rsyslog.conf中添加
  local6.* /var/log/keepalived.log  # 日志路径
  systemctl restart rsyslog keepalived
  

• 非抢占模式：避免主节点恢复后频繁切换，在配置中添加：

  conf

  vrrp_instance WEB_VIP {...nopreempt  # 开启非抢占
  }
  

• 单播模式：适用于跨网段部署，指定通信节点：

  conf

  vrrp_instance WEB_VIP {...unicast_src_ip 172.25.254.50  # 本地IPunicast_peer { 172.25.254.60 }  # 对端IP
  }
  

• 邮件通知：故障时发送告警，配置脚本与触发机制：

  bash

  # 编辑通知脚本/etc/keepalived/mail.sh
  #!/bin/bash
  mail_dest='3036573431@qq.com'
  mail_subj="$HOSTNAME 状态切换为 $1"
  echo "时间: $(date) 节点 $HOSTNAME 状态变为 $1" | mail -s "$mail_subj" $mail_dest# 在vrrp_instance中关联脚本
  notify_master "/etc/keepalived/mail.sh master"
  notify_backup "/etc/keepalived/mail.sh backup"
  

4.4 双主架构实现

单主架构中备节点长期闲置，双主架构通过两个 VRID 实现资源利用率最大化：

1. KA1 配置：

   conf

   # 虚拟路由器1（主节点）
   vrrp_instance WEB_VIP {state MASTERvirtual_router_id 51priority 100virtual_ipaddress { 172.25.254.100/24 }
   }# 虚拟路由器2（备节点）
   vrrp_instance DB_VIP {state BACKUPvirtual_router_id 52priority 80virtual_ipaddress { 172.25.254.200/24 }
   }
   

2. KA2 配置：

   conf

   # 虚拟路由器1（备节点）
   vrrp_instance WEB_VIP {state BACKUPvirtual_router_id 51priority 80virtual_ipaddress { 172.25.254.100/24 }
   }# 虚拟路由器2（主节点）
   vrrp_instance DB_VIP {state MASTERvirtual_router_id 52priority 100virtual_ipaddress { 172.25.254.200/24 }
   }
   

3. 测试验证：

   • 正常状态：KA1 持有 172.25.254.100，KA2 持有 172.25.254.200；
   • 故障模拟：关闭 KA2 的 keepalived，KA1 会自动接管 172.25.254.200；
   • 恢复验证：重启 KA2 的 keepalived，VIP 会自动回切。