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前言
在分布式架构中，负载均衡和高可用是保障系统稳定性的两大核心能力。本文将深入讲解如何通过Nginx实现七层负载均衡，并结合Keepalived构建无单点故障的高可用架构。文末附完整配置模板！
一、Nginx负载均衡实现方案
1. 核心原理
Nginx通过反向代理将客户端请求分发到多个后端服务器，基于Upstream模块实现流量调度，支持多种负载算法。
2. 基础配置模板
http {upstream backend {# 默认轮询算法server 192.168.1.101:80 weight=5; # 权重配置server 192.168.1.102:80 max_fails=3 fail_timeout=30s; # 健康检查server 192.168.1.103:80 backup; # 备用节点}server {listen 80;location / {proxy_pass http://backend;}}
}
3. 负载均衡算法对比
| 算法 | 配置指令 | 适用场景 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 轮询（默认） | 默认 | 通用场景 | 简单公平，支持权重 |
| 最少连接 | least_conn | 长连接服务（如数据库） | 动态分配，资源利用率高 |
| IP哈希 | ip_hash | 会话保持需求 | 固定用户->服务器映射 |
| 一致性哈希 | hash $key | 缓存服务器集群 | 减少缓存击穿 |
4. 高级功能实现
- 健康检查（被动模式）：
server 192.168.1.102 max_fails=3 fail_timeout=30s; - 流量分割（灰度发布）：
upstream backend {server 192.168.1.101 weight=90; # 90%流量到新版本server 192.168.1.102 weight=10; # 10%流量到旧版本 }
二、Nginx高可用架构（Keepalived方案）
1. 架构原理
通过VRRP协议实现虚拟IP（VIP）漂移，主备节点自动切换，保障服务不间断。
2. 环境准备
- 两台Nginx服务器（主：192.168.1.101，备：192.168.1.102）
- 虚拟IP：192.168.1.100（对外暴露的统一入口）
3. Keepalived配置详解
主节点配置（/etc/keepalived/keepalived.conf）：
global_defs {router_id nginx_master # 标识节点名称
}vrrp_script chk_nginx {script "/etc/keepalived/check_nginx.sh" # 健康检查脚本interval 2weight -20 # 检测失败时降低优先级
}vrrp_instance VI_1 {state MASTER # 初始状态interface eth0 # 物理网卡名称virtual_router_id 51 # 集群ID（必须一致）priority 100 # 初始优先级（主>备）advert_int 1 # 心跳间隔authentication { # 认证配置auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.1.100/24 # 虚拟IP}track_script { # 绑定健康检查chk_nginx}
}
备节点配置（仅不同部分）：
state BACKUP # 设置为备用
priority 90 # 优先级低于主节点
4. 健康检查脚本
创建 /etc/keepalived/check_nginx.sh：
#!/bin/bash
# 检测Nginx进程是否存在
if ! pgrep -x "nginx" > /dev/null; thensystemctl restart nginx || exit 1 # 尝试重启，失败则返回1
fi
# 可选：HTTP状态检测
curl -s http://localhost/health > /dev/null || exit 1
赋予执行权限：
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
5. 启动与验证
systemctl start keepalived # 启动服务
systemctl enable keepalived # 设置开机自启
查看VIP绑定：
ip addr show eth0 | grep 192.168.1.100
三、高级优化方案
1. 双主模式（Active-Active）
# 节点1额外配置
vrrp_instance VI_2 {state MASTERvirtual_router_id 52priority 100virtual_ipaddress { 192.168.1.101/24 }
}# 节点2额外配置
vrrp_instance VI_2 {state BACKUPvirtual_router_id 52priority 90virtual_ipaddress { 192.168.1.101/24 }
}
2. 结合DNS轮询
- 将多个VIP绑定到同一个域名
- 实现多级负载均衡（DNS层+Nginx层）
3. 监控告警集成
- Prometheus监控指标：
# 安装nginx_exporter location /stub_status {stub_status;allow 127.0.0.1;deny all; }
四、常见问题与解决方案
| 问题现象 | 排查步骤 | 解决方案 |
|---|---|---|
| VIP不漂移 | 1. 检查防火墙是否允许VRRP协议 2. 查看keepalived日志 | 开放IP协议号112 |
| 脑裂（双主） | 1. 检查网络连通性 2. 确认virtual_router_id唯一 | 配置不同的router_id |
| 健康检查误判 | 1. 检查脚本执行权限 2. 增加curl超时设置 | 优化检测逻辑 |
总结
通过Nginx实现负载均衡可提升系统吞吐量，而结合Keepalived的高可用方案能确保服务零中断。实际部署时需注意：
- 根据业务场景选择合适的负载算法
- VIP需与物理网络在同一子网
- 生产环境建议使用双主+健康检查增强模式