如何通过Nginx实现负载均衡与VIP服务？

负载均衡和高可用性是现代互联网架构中至关重要的组成部分，它们确保了系统的可靠性和稳定性，Nginx 和 Keepalived 是实现这两个目标的重要工具，本文将详细介绍 Nginx 负载均衡与 VIP（虚拟 IP）结合使用的原理、配置方法以及常见问题解答。

Nginx 负载均衡

Nginx 是一个高性能的 HTTP 服务器和反向代理服务器，广泛用于实现负载均衡，通过将客户端请求分发到多个后端服务器，Nginx 能够有效地提高系统的处理能力和可靠性，Nginx 提供了多种负载均衡算法，如轮询（Round Robin）、IP 哈希（IP Hash）和基于权重的路由（Weighted Routing），以适应不同的应用场景。

Keepalived 与 VRRP 协议

Keepalived 是一种基于 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）协议的高可用性解决方案，它的主要功能是在多台服务器之间提供一个虚拟 IP 地址（VIP），当主服务器出现故障时，备份服务器可以迅速接管 VIP，从而保证服务的连续性。

VRRP 协议工作原理

虚拟路由器：由一个 Master 路由器和多个 Backup 路由器组成，主机将虚拟路由器当作默认网关。

VRID：虚拟路由器的标识，有相同 VRID 的一组路由器构成一个虚拟路由器。

Master 路由器：承担报文转发任务的路由器。

Backup 路由器：在 Master 路由器出现故障时，代替其工作的路由器。

虚拟 IP 地址：虚拟路由器的 IP 地址，一个虚拟路由器可以拥有一个或多个 IP 地址。

优先级：VRRP 根据优先级来确定每台路由器的地位，优先级最高的路由器成为 Master。

双 VIP 实验步骤

以下是在两台服务器上安装 Nginx 和 Keepalived，并配置负载均衡和双 VIP 的详细步骤：

环境准备

服务器1：内网 IP1

服务器2：内网 IP2

虚拟 IP：内网 IP3

安装 Nginx

在两台服务器上执行以下命令，安装并启动 Nginx：

创建 Nginx 挂载目录
mkdir -p /opt/nginx
mkdir -p /opt/nginx/html
mkdir -p /opt/nginx/logs
mkdir -p /opt/nginx/conf
启动 Nginx 容器
docker run -p80:80 --name nginx -d nginx:latest
拷贝配置文件到宿主机文件夹
docker container cp nginx:/etc/nginx /opt/nginx/conf/
mv /opt/nginx/conf/nginx/* /opt/nginx/conf/
rm -rf /opt/nginx/conf/nginx
重新启动 Nginx
docker stop 容器id
docker rm 容器id
docker run -p 80:80 --name nginx -d \
-v /opt/nginx/html:/usr/share/nginx/html \
-v /opt/nginx/logs:/var/log/nginx \
-v /opt/nginx/conf:/etc/nginx \
--privileged=true --restart always nginx:latest

调整 Nginx 首页

分别在两台服务器上修改 Nginx 的 index.html 文件内容，方便测试：

echo "Nginx 111" > /opt/nginx/html/index.html
echo "Nginx 222" > /opt/nginx/html/index.html

安装 Keepalived

在两台服务器上安装 Keepalived：

yum install -y keepalived

编写 Nginx 故障检测脚本

创建脚本check_nginx.sh，用于检测 Nginx 是否运行正常：

sudo cat >/etc/keepalived/check_nginx.sh<<-'EOF'
#!/bin/bash
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" = "0" ]; then
    docker start 容器id
    sleep 2
    counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
    if [ "${counter}" = "0" ]; then
        systemctl stop keepalived
    fi
fi
EOF
chmod 755 /etc/keepalived/check_nginx.sh

配置 Keepalived

在服务器1上的配置内容：

sudo cat >/etc/keepalived/keepalived.conf<<-'EOF'
! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL1
}
vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -2
}
virtual_server {192.168.1.100} {
    delay_loop 6
    lb_algo wlc
    lb_kind NAT
    protocol TCP
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    interface eth0
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/32 dev eth0
    }
    track_script {
        chk_nginx
    }
}
EOF

在服务器2上的配置内容：

sudo cat >/etc/keepalived/keepalived.conf<<-'EOF'
! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL2
}
vrrp_script chk_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
    interval 2
    weight -2
}
virtual_server {192.168.1.100} {
    delay_loop 6
    lb_algo wlc
    lb_kind NAT
    protocol TCP
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    interface eth0
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100/32 dev eth0
    }
    track_script {
        chk_nginx
    }
}
EOF

FAQs 相关问题解答

Q1: Keepalived 如何避免脑裂现象？

A1: Keepalived 通过优先级抢占机制和 VRRP 状态转换来避免脑裂现象，当主节点故障时，备份节点会根据优先级进行选举，确保只有一个节点成为新的主节点，Keepalived 实现了 BFD（Bidirectional Forwarding Detection）协议，提供最快的网络故障检测，推动快速状态过渡。

Q2: Nginx 负载均衡的调度策略有哪些？

A2: Nginx 支持多种调度策略，包括轮询（Round Robin）、IP 哈希（IP Hash）、基于权重的路由（Weighted Routing）和最少连接数（Least Conn），每种策略适用于不同的场景，可以根据实际需求选择合适的调度算法。

Q3: 如何在生产环境中监控 Nginx 和 Keepalived？

A3: 可以使用 Prometheus 和 Grafana 对 Nginx 和 Keepalived 进行监控，Prometheus 负责收集指标数据，Grafana 提供可视化界面展示监控数据，还可以配置日志记录和健康检查，及时发现和解决问题。

Nginx 和 Keepalived 结合使用，可以实现高效的负载均衡和高可用性，通过合理配置和监控，可以确保系统的稳定性和可靠性，满足业务需求。

各位小伙伴们，我刚刚为大家分享了有关“负载均衡nginx和vip”的知识，希望对你们有所帮助。如果您还有其他相关问题需要解决，欢迎随时提出哦！