在当今数字化时代，Web服务的高可用性至关重要。用户期望无论何时访问网站或应用程序，都能获得快速且稳定的响应。为满足这一需求，通过Nginx反向代理和Keepalived配置实现负载均衡与故障自动切换，成为构建高可用Web集群的关键技术。
一、技术原理
（一）Nginx反向代理
Nginx是一款轻量级的高性能Web服务器、反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。在Web集群中，Nginx作为反向代理服务器，接收来自客户端的请求，并将这些请求转发到后端的真实服务器（Web服务器）。它可以根据配置的规则，如轮询、加权轮询、IP哈希等算法，将请求均匀地分配到不同的后端服务器上，从而实现负载均衡的功能。
（二）Keepalived
Keepalived是一个基于VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）协议的高可用性解决方案。它的主要作用是防止服务器单点故障的发生。通过VRRP协议，Keepalived可以将两台或多台服务器虚拟成一个虚拟路由器，对外提供一个虚拟IP地址。在这个虚拟路由器组中，有一个主服务器（MASTER）和多个备份服务器（BACKUP）。正常情况下，主服务器负责处理请求，备份服务器处于监听状态。当主服务器出现故障时，备份服务器会自动接管主服务器的工作，继续提供服务，从而实现故障自动切换。
二、环境准备
假设我们有两台服务器，分别作为Nginx反向代理服务器的主节点和备节点，后端还有多台Web服务器提供实际的服务。具体的服务器信息如下：
Nginx主节点：192.168.1.10
Nginx备节点：192.168.1.11
虚拟IP：192.168.1.20
后端Web服务器：192.168.1.100、192.168.1.101、192.168.1.102
在开始部署之前，确保所有服务器都安装了操作系统（如CentOS 7），并且关闭了防火墙和SELinux，以避免对网络通信造成干扰。
三、安装与配置
（一）安装Nginx
更新系统软件包：在主节点和备节点上，首先更新系统软件包，确保系统是最新状态。使用命令：
yum update安装编译依赖：Nginx的编译安装需要一些依赖库，使用以下命令安装：
yum install -y gcc pcre pcre-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel下载Nginx安装包：从Nginx官方网站下载适合的安装包，例如：
wget http://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz解压安装包：将下载的安装包解压到指定目录，例如：
tar -zxvf nginx-1.20.2.tar.gz编译安装Nginx：进入解压后的目录，进行编译和安装。执行以下命令：
cd nginx-1.20.2 ./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module make make install
（二）配置Nginx
在主节点和备节点上，对Nginx进行相同的反向代理和负载均衡配置。编辑Nginx的主配置文件/usr/local/nginx/conf/nginx.conf ，添加以下内容：
http {
upstream backend_servers {
server 192.168.1.100;
server 192.168.1.101;
server 192.168.1.102;
}
server {
listen 80;
server_name your_domain.com; # 替换为你的域名或IP location / {
proxy_pass http://backend_servers;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_set_header Host $host;
}
}
}（三）安装Keepalived
在主节点和备节点上，使用以下命令安装Keepalived：yum install -y keepalived
（四）配置Keepalived
主节点配置：在主节点（192.168.1.10）上，编辑Keepalived的配置文件
/etc/keepalived/keepalived.conf，添加以下内容：
global_defs {
notification_email {
your_email@example.com # 接收通知的邮箱
}
notification_email_from keepalived@example.com
smtp_server 127.0.0.1 # 邮件服务器地址
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_MASTER # 机器标识
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0 # 绑定的网卡
virtual_router_id 51 # 虚拟路由器ID
advert_int 1 # 检查间隔，单位秒
authentication {
auth_type PASS
auth_pass your_password # 认证密码
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.20 # 虚拟IP
}
}备节点配置：在备节点（192.168.1.11）上，编辑Keepalived的配置文件
/etc/keepalived/keepalived.conf，与主节点配置类似，但有一些关键区别：
global_defs {
notification_email {
your_email@example.com
}
notification_email_from keepalived@example.com
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_BACKUP }
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 51
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass your_password }
virtual_ipaddress {
192.168.1.20
}
priority 90 # 优先级低于主节点
}（五）编写Nginx状态检测脚本
为了确保Nginx服务出现故障时能够及时切换，我们需要编写一个检测脚本，用于检测Nginx进程是否正常运行。在主节点和备节点上，创建脚本文件/etc/keepalived/check_nginx.sh ，内容如下：
#!/bin/bash count=$(ps -C nginx --no-header | wc -l) if [ $count -eq 0 ]; then systemctl restart nginx sleep 2 new_count=$(ps -C nginx --no-header | wc -l) if [ $new_count -eq 0 ]; then systemctl stop keepalived fi fi
设置脚本权限：chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
（六）在Keepalived中关联检测脚本
在/etc/keepalived/keepalived.conf 文件的vrrp_instance VI_1部分添加以下内容，使Keepalived能够调用检测脚本：
vrrp_script check_nginx {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
interval 2 # 每2秒执行一次脚本
weight -20 # 脚本执行失败（返回非0）则优先级减20
}
track_script {
check_nginx
}四、启动与测试
（一）启动服务
在主节点和备节点上，分别启动Nginx和Keepalived服务：
systemctl start nginx systemctl start keepalived
并设置开机自启：
systemctl enable nginx systemctl enable keepalived
（二）测试负载均衡
通过浏览器访问虚拟IP（192.168.1.20），多次刷新页面，观察请求是否在后端的Web服务器（192.168.1.100、192.168.1.101、192.168.1.102）之间均匀分配，以此验证负载均衡功能是否正常。
（三）测试故障自动切换
在主节点上，停止Nginx服务或Keepalived服务，模拟主节点故障。然后再次通过虚拟IP访问Web服务，检查是否能够自动切换到备
