Nginx 高可用架构

理解高可用架构的概念和重要性

掌握 Keepalived 的⼯作原理和配置方法 学

会配置 Nginx 主备高可用集群

掌握 Nginx 双主高可用架构的实现

了解健康检查和故障自动切换机制

理论知识

高可用架构概述

什么是高可用：

高可用（High Availability,HA）是指系统能够持续提供服务的能力，通常用可用性百分比来衡量。

高可用的核心目标是消除单点故障，确保当某个组件发生故障时，系统仍能继续 正常运行。

单点故障问题：

在单机部署中，Nginx 服务器就是一个单点。。一旦该服务器出现硬件故障，网络中断或服务崩溃，整个系统将无法对外提供服务。

高可用架构通过部署多个节点来解决这个问题。

可用性级别	百分比	年停机时间	说明
基本可用	99%	3.65天	两个9
较高可用	99.9%	8.76小时	三个9
高可用	99.99%	52.6分钟	四个9
极高可用	99.999%	5.26分钟	五个9

可用性 = [MTBF / （MTBF+ MTTR）] * 100%

其中：

#企业的指标——KPI

MTBF(Mean Time Between Failure)表示平均故障间隔时间，即系统正常运行的平均时长；
MTTR（Mean Time To Recovery）表示平均恢复时间，即从故障发生到恢复正常所需的时间

常见的可用性等级及其对应的年停机时间如下：

99.9%（“三个9”）：年停机时间约8.76小时；
99.99%（“四个9”）：年停机时间约52.6分钟；
99.999%（“五个9”）：年停机时间约5.26分钟。
在阿里云产品中，例如表格存储（Tablestore）提供 99.99% 的服务可用性保障
，而数据总线 DataHub 承诺 不低于 99.9% 的服务可用性

Keepalived 工作原理

VRRP 协议：

Keepalived 基于 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议） 实现高可用。

VRRP 的核心思想是将多台物理路由器虚拟成一个逻辑路由器，对外提供统一的虚拟 IP 地址（VIP）

工作机制：

在 VRRP 组中，根据优先级选举出⼀台 Master 节点，其他节点作为 Backup。

Master 节点持有 VIP 并处理所有流量。

Master 定期向 Backup 发送心跳报⽂（默认1次/秒）。

当 Backup 在指定时间内未收到心跳，则认为 Master 故障，优先级最高的 Backup 将接管 VIP。

概念	说明
VIP	虚拟 IP ，对外提供统一地址
VRID	虚拟路由 ID，同一组节点使用相同 VRID
Priority	优先级，数值越大优先级越高（1-254）
Preempt	抢占模式，高优先级节点恢复后是否抢回 VIP
Advertisement	心跳间隔，Master 发送通告的时间间隔

高可用架构模式

主备模式（Active-Standly）：

⼀台 Master 提供服务，⼀台或多台 Backup 待命。Master 故障时 Backup 接管。

优点是配置简单，缺点是备机资源闲置。

双主模式（Active-Active)：

两台服务器互为主备，各自持有不同的 VIP。

两台服务器都处理流量，资源利用率更高。

需要 DNS 轮询或其他方式分配流量。

多主模式：

多台服务器组成集群，配合负载均衡器（如 LVS）使用。适合大规模、高并发场景。

模式	资源利用率	复杂度	适用场景
主备	50%	低	中小型系统
双主	100%	中	中型系统
多主+LVS	100%	高	大型系统

50% | 低 | 中小型系统 |
| 双主 | 100% | 中 | 中型系统 |
| 多主+LVS | 100% | 高 | 大型系统 |