前言

在分布式架構中，負載均衡和高可用是保障系統穩定性的兩大核心能力。本文將深入講解如何通過Nginx實現七層負載均衡，并結合Keepalived構建無單點故障的高可用架構。文末附完整配置模板！

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一、Nginx負載均衡實現方案

1. 核心原理

Nginx通過反向代理將客戶端請求分發到多個后端服務器，基于Upstream模塊實現流量調度，支持多種負載算法。

2. 基礎配置模板

http {upstream backend {# 默認輪詢算法server 192.168.1.101:80 weight=5;  # 權重配置server 192.168.1.102:80 max_fails=3 fail_timeout=30s; # 健康檢查server 192.168.1.103:80 backup;    # 備用節點}server {listen 80;location / {proxy_pass http://backend;}}
}

3. 負載均衡算法對比

算法	配置指令	適用場景	特點
輪詢（默認）	默認	通用場景	簡單公平，支持權重
最少連接	least_conn	長連接服務（如數據庫）	動態分配，資源利用率高
IP哈希	ip_hash	會話保持需求	固定用戶->服務器映射
一致性哈希	hash $key	緩存服務器集群	減少緩存擊穿

4. 高級功能實現

• 健康檢查（被動模式）：

  server 192.168.1.102 max_fails=3 fail_timeout=30s;
  

• 流量分割（灰度發布）：

  upstream backend {server 192.168.1.101 weight=90;  # 90%流量到新版本server 192.168.1.102 weight=10;  # 10%流量到舊版本
  }
  

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二、Nginx高可用架構（Keepalived方案）

1. 架構原理

通過VRRP協議實現虛擬IP（VIP）漂移，主備節點自動切換，保障服務不間斷。

2. 環境準備

• 兩臺Nginx服務器（主：192.168.1.101，備：192.168.1.102）
• 虛擬IP：192.168.1.100（對外暴露的統一入口）

3. Keepalived配置詳解

主節點配置（/etc/keepalived/keepalived.conf）：

global_defs {router_id nginx_master  # 標識節點名稱
}vrrp_script chk_nginx {script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"  # 健康檢查腳本interval 2weight -20   # 檢測失敗時降低優先級
}vrrp_instance VI_1 {state MASTER            # 初始狀態interface eth0          # 物理網卡名稱virtual_router_id 51    # 集群ID（必須一致）priority 100            # 初始優先級（主>備）advert_int 1            # 心跳間隔authentication {        # 認證配置auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.1.100/24    # 虛擬IP}track_script {          # 綁定健康檢查chk_nginx}
}

備節點配置（僅不同部分）：

state BACKUP     # 設置為備用
priority 90      # 優先級低于主節點

4. 健康檢查腳本

創建 /etc/keepalived/check_nginx.sh：

#!/bin/bash
# 檢測Nginx進程是否存在
if ! pgrep -x "nginx" > /dev/null; thensystemctl restart nginx || exit 1  # 嘗試重啟，失敗則返回1
fi
# 可選：HTTP狀態檢測
curl -s http://localhost/health > /dev/null || exit 1

賦予執行權限：

chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

5. 啟動與驗證

systemctl start keepalived   # 啟動服務
systemctl enable keepalived  # 設置開機自啟

查看VIP綁定：

ip addr show eth0 | grep 192.168.1.100

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三、高級優化方案

1. 雙主模式（Active-Active）

# 節點1額外配置
vrrp_instance VI_2 {state MASTERvirtual_router_id 52priority 100virtual_ipaddress { 192.168.1.101/24 }
}# 節點2額外配置
vrrp_instance VI_2 {state BACKUPvirtual_router_id 52priority 90virtual_ipaddress { 192.168.1.101/24 }
}

2. 結合DNS輪詢

• 將多個VIP綁定到同一個域名
• 實現多級負載均衡（DNS層+Nginx層）

3. 監控告警集成

• Prometheus監控指標：

  # 安裝nginx_exporter
  location /stub_status {stub_status;allow 127.0.0.1;deny all;
  }
  

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四、常見問題與解決方案

問題現象	排查步驟	解決方案
VIP不漂移	1. 檢查防火墻是否允許VRRP協議 2. 查看keepalived日志	開放IP協議號112
腦裂（雙主）	1. 檢查網絡連通性 2. 確認virtual_router_id唯一	配置不同的router_id
健康檢查誤判	1. 檢查腳本執行權限 2. 增加curl超時設置	優化檢測邏輯

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總結

通過Nginx實現負載均衡可提升系統吞吐量，而結合Keepalived的高可用方案能確保服務零中斷。實際部署時需注意：

1. 根據業務場景選擇合適的負載算法
2. VIP需與物理網絡在同一子網
3. 生產環境建議使用雙主+健康檢查增強模式