Keepalived + HAProxy 高可用负载均衡部署-软栈

环境信息

角色	IP	主机名	密码	服务
MASTER（主负载均衡器）	10.211.55.3	Debian1	vagrant	keepalived(MASTER) + haproxy
BACKUP（备负载均衡器）	10.211.55.4	Debian2	vagrant	keepalived(BACKUP) + haproxy
Real Server 1	10.211.55.5	Debian3	vagrant	nginx:80
Real Server 2	10.211.55.6	Debian4	vagrant	nginx:80
VIP（虚拟 IP）	10.211.55.100	—	—	浮动在 MASTER/BACKUP 之间

架构图

Keepalived VRRP 工作原理

服务部署

1.安装服务

# Debian1 (10.211.55.3) - MASTER
apt install -y keepalived haproxy

# Debian2 (10.211.55.4) - BACKUP
apt install -y keepalived haproxy

# Debian3 (10.211.55.5) - RS1
apt install -y nginx

# Debian4 (10.211.55.6) - RS2
apt install -y nginx

2.配置后端 Real Server

RS1 (Debian3)

cat > /var/www/html/index.html << 'EOF'
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><meta charset="utf-8"><title>RS1 - 10.211.55.5</title></head>
<body style="font-family: Arial; text-align: center; margin-top: 100px;">
  <h1>Real Server 1</h1>
  <h2 style="color: #2196F3;">10.211.55.5</h2>
  <p>HAProxy 负载均衡测试 - 后端服务器 1</p>
</body>
</html>
EOF
systemctl restart nginx

RS2 (Debian4)

cat > /var/www/html/index.html << 'EOF'
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><meta charset="utf-8"><title>RS2 - 10.211.55.6</title></head>
<body style="font-family: Arial; text-align: center; margin-top: 100px;">
  <h1>Real Server 2</h1>
  <h2 style="color: #4CAF50;">10.211.55.6</h2>
  <p>HAProxy 负载均衡测试 - 后端服务器 2</p>
</body>
</html>
EOF
systemctl restart nginx

3.配置 HAProxy（Debian1 + Debian2 配置相同）

编辑 /etc/haproxy/haproxy.cfg：

global
    log /dev/log    local0
    log /dev/log    local1 notice
    chroot /var/lib/haproxy
    stats socket /run/haproxy/admin.sock mode 660 level admin
    stats timeout 30s
    user haproxy
    group haproxy
    daemon

defaults
    log global
    mode http
    option httplog
    option dontlognull
    timeout connect 5000
    timeout client  50000
    timeout server  50000

frontend web_front
    bind *:80
    mode http
    default_backend web_servers

backend web_servers
    mode http
    balance roundrobin
    option httpchk GET /
    server rs1 10.211.55.5:80 check
    server rs2 10.211.55.6:80 check

配置说明：

参数	说明
`frontend web_front`	前端入口，监听 80 端口
`bind *:80`	绑定所有网卡的 80 端口
`mode http`	七层 HTTP 模式
`default_backend web_servers`	默认转发到后端组
`balance roundrobin`	轮询调度算法
`option httpchk GET /`	健康检查，请求 `/` 路径
`server rs1 ... check`	定义后端 RS，check 启用健康检查

验证并重启：

haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -c    # 检查配置
systemctl restart haproxy
systemctl is-active haproxy                # 确认运行

4. 配置 Keepalived

4.1 健康检查脚本（两台相同）

创建 /etc/keepalived/check_haproxy.sh：

#!/bin/bash
systemctl is-active --quiet haproxy

chmod +x /etc/keepalived/check_haproxy.sh

4.2 MASTER 配置（Debian1）

/etc/keepalived/keepalived.conf：

global_defs {
    router_id LVS_MASTER
}

vrrp_script check_haproxy {
    script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"
    interval 2          # 每 2 秒检查一次
    weight -60          # 失败时优先级减 60
    fall 2              # 连续 2 次失败才判负
    rise 2              # 连续 2 次成功才恢复
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface enp0s5
    virtual_router_id 51
    priority 150                    # 主节点优先级
    advert_int 1                    # VRRP 广播间隔 1 秒
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    virtual_ipaddress {
        10.211.55.100/24 dev enp0s5
    }
    track_script {
        check_haproxy
    }
}

4.4 关键参数说明

参数	MASTER	BACKUP	说明
`state`	MASTER	BACKUP	角色声明
`priority`	150	100	优先级，越大越可能成为 MASTER
`virtual_router_id`	51	51	同一组 VRRP 实例必须相同
`advert_int`	1	1	VRRP 广播间隔（秒）
`auth_pass`	123456	123456	认证密码，同一组必须相同
`weight`	-60	-20	脚本失败时优先级扣减值

故障切换逻辑(可见文章上面的架构图)：

haproxy 正常时：
  MASTER 实际优先级 = 150
  BACKUP 实际优先级 = 100
  → MASTER 持有 VIP

haproxy 故障时：
  MASTER 实际优先级 = 150 - 60 = 90
  BACKUP 实际优先级 = 100（BACKUP 的 haproxy 正常）
  → BACKUP 优先级 100 > MASTER 优先级 90
  → VIP 漂移到 BACKUP

haproxy 恢复时：
  MASTER 实际优先级 = 150（恢复）
  BACKUP 实际优先级 = 100
  → MASTER 优先级 150 > BACKUP 优先级 100
  → VIP 自动切回 MASTER

5. 启动服务

# Debian1 (MASTER)
systemctl restart keepalived
systemctl enable keepalived haproxy

# Debian2 (BACKUP)
systemctl restart keepalived
systemctl enable keepalived haproxy

# Debian3/4 (RS)
systemctl enable --now nginx
nginx -s reload

验证

5.1 验证负载均衡

# 每次新建连接，验证轮询
for i in 1 2 3 4 5 6; do
  curl -s -H "Connection: close" http://10.211.55.100 | grep -o '10.211.55.[56]'
done

预期输出（交替出现）：

⚠️ 注意： 浏览器测试时所有请求可能打到同一台 RS。因为浏览器默认使用 HTTP Keep-Alive 长连接，HAProxy 是七层代理，同一条 TCP 连接内的请求会复用后端连接。用 Connection: close 或开多个标签页即可看到轮询效果。

5.2 验证 VIP 状态

# 查看 VIP 在哪台机器
ip addr show enp0s5 | grep 10.211.55.100

5.3 验证故障切换

测试 1：停 MASTER 的 haproxy

# Debian1 上执行
systemctl stop haproxy

# 等待 5 秒后，VIP 应漂移到 Debian2
# 在 Debian2 上检查
ip addr show enp0s5 | grep 10.211.55.100

# 验证服务仍可用
curl -s -H "Connection: close" http://10.211.55.100 | grep -o '10.211.55.[56]'

测试 2：恢复 MASTER 的 haproxy

# Debian1 上执行
systemctl start haproxy

# 等待 5 秒后，VIP 应自动切回 Debian1
# 在 Debian1 上检查
ip addr show enp0s5 | grep 10.211.55.100

5.4 查看切换日志

journalctl -u keepalived --no-pager -n 20

Debian 1

Debian 2

切换时可以看到类似日志：

VRRP_Script(check_haproxy) failed (exited with status 3)
(VI_1) Changing effective priority from 150 to 90
(VI_1) Master received advert from 10.211.55.4 with higher priority 100, ours 90
(VI_1) Entering BACKUP STATE

HAProxy 调度算法详解

算法	说明	适用场景
roundrobin	轮询，请求依次分配给每台 RS	静态内容、各 RS 性能相近
leastconn	最小连接数，分配给当前连接最少的 RS	动态内容、长连接（WebSocket）
source	源 IP 哈希，同 IP 始终到同一台 RS	需要会话保持
uri	URI 哈希，同 URI 始终到同一台 RS	缓存命中优化
hdr(name)	根据指定 HTTP 头哈希	高级路由需求

HAProxy 健康检查机制

常用命令

# HAProxy
haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -c    # 检查配置
systemctl restart haproxy                  # 重启
systemctl status haproxy                   # 查看状态

# Keepalived
systemctl restart keepalived               # 重启
journalctl -u keepalived -n 20             # 查看日志
ip addr show enp0s5 | grep 10.211.55.100   # 查看 VIP

# 后端验证
curl -s -H "Connection: close" http://10.211.55.100

排错指南

现象	可能原因	排查命令
VIP 不通	keepalived 未启动	`systemctl is-active keepalived`
VIP 在 MASTER 但访问不了	haproxy 未启动	`systemctl is-active haproxy`
只有一台 RS 响应	另一台 RS 健康检查失败	`curl http://10.211.55.5` 直接测 RS
故障切换不生效	优先级计算不对	`journalctl -u keepalived -n 20`
VIP 漂移后服务中断	BACKUP 的 haproxy 未配置	检查 BACKUP 的 haproxy.cfg
连接都到同一台 RS	HTTP Keep-Alive 复用	用 `Connection: close` 测试

与 LVS 的对比总结

对比项	LVS (IPVS)	Keepalived + HAProxy
工作层级	L4（传输层）	L7（应用层）
性能	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
健康检查	❌ 需要外部工具	✅ 内置，强大
七层路由	❌ 不支持	✅ URL/Cookie/Header
SSL 卸载	❌ 不支持	✅ 支持
配置复杂度	简单	中等
高可用方案	keepalived(VRRP)	keepalived(VRRP)
典型规模	超大规模（万级并发）	中小规模（千级并发）
推荐场景	四层入口负载均衡	七层应用负载均衡