如何在ubuntu虚拟机中实现负载均衡

在 Ubuntu 虚拟机中搭建负载均衡的可行方案

• 应用层负载均衡：使用 Nginx 或 HAProxy 作为反向代理，将请求分发到多个后端应用实例，配置简单、维护成本低，适合大多数 Web/API 场景。
• 传输层负载均衡：使用 LVS（IPVS）+ Keepalived，由 Keepalived 管理 VRRP 虚拟 IP 并实现主备或主主高可用，LVS 负责四层转发，性能更高，适合大流量场景。
• 高可用思路：无论采用哪种方案，都建议引入 Keepalived 提供 VIP 漂移，避免单点故障；小规模可用主从，业务量大可用主主（双 VIP）提升资源利用率。

方案一 应用层 Nginx 或 HAProxy 快速落地

• 适用：快速为 Web/API 做负载均衡，支持轮询、权重、健康检查等常用策略。

• 拓扑示例：客户端 → LB（Nginx/HAProxy） → 多个后端（如 192.168.1.101:8080、192.168.1.102:8080）。

• Nginx 示例

  1. 安装：sudo apt update && sudo apt install nginx
  2. 配置 /etc/nginx/nginx.conf（http 段内）：

     upstream backend {
         server 192.168.1.101:8080;
         server 192.168.1.102:8080;
     }
     server {
         listen 80;
         server_name example.com;
         location / {
             proxy_pass http://backend;
         }
     }
     

  3. 生效：sudo systemctl restart nginx

• HAProxy 示例

  1. 安装：sudo apt update && sudo apt install haproxy
  2. 配置 /etc/haproxy/haproxy.cfg：

     global
         daemon
         maxconn 256
     
     defaults
         mode http
         timeout connect 5000ms
         timeout client 50000ms
         timeout server 50000ms
     
     frontend http-in
         bind *:80
         default_backend servers
     
     backend servers
         balance roundrobin
         server server1 192.168.1.101:8080
         server server2 192.168.1.102:8080
     

  3. 生效：sudo systemctl restart haproxy

• 健康检查增强（Nginx）：在 upstream 中加入参数如 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s 可提升容错能力。

方案二 四层高性能 LVS + Keepalived 主备

• 适用：需要更高吞吐/更低延迟的四层转发（TCP/UDP），并通过 Keepalived 提供 VIP 高可用。

• 拓扑示例：客户端 → VIP（如 192.168.31.200） → LVS（主/备）→ 多个 RealServer（后端应用）。

• 部署步骤

  1. 在两台 LB 虚拟机安装组件：sudo apt-get install keepalived ipvsadm
  2. 开启转发（NAT/DR 常用）：sudo sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
  3. 主节点 /etc/keepalived/keepalived.conf（示例为 DR 模式）：

     global_defs { router_id LVSMaster }
     vrrp_instance VI_1 {
         state MASTER
         interface eth0
         virtual_router_id 100
         priority 100
         advert_int 1
         authentication { auth_type PASS; auth_pass 123456 }
         virtual_ipaddress { 192.168.31.200 }
     }
     virtual_server 192.168.31.200 80 {
         delay_loop 6
         lb_algo wrr
         lb_kind DR
         protocol TCP
         real_server 192.168.31.186 80 {
             weight 1
             TCP_CHECK {
                 connect_timeout 3
                 nb_get_retry 3
                 delay_before_retry 3
                 connect_port 80
             }
         }
     }
     

  4. 备节点：将 state 改为 BACKUP、priority 略低（如 90），其余保持一致。
  5. 启动：sudo service keepalived start
  6. RealServer（DR 模式）要点：绑定 VIP 到回环、ARP 抑制、开启非本地回环转发（常见做法如 ifconfig lo:0 192.168.31.200/32 up 并调整内核 arp/转发参数）。

• 说明：LVS 支持 NAT/TUN/DR 三种模式；NAT 需 LB 开启转发，DR 需在同一二层网段并做回环/VIP 配置。

方案三 高可用增强与扩展

• Keepalived 主备 vs 主主
  • 主备：一主一备，故障自动切换，部署简单；
  • 主主：两台 LB 各自绑定不同 VIP，配合 DNS 轮询 实现双活与资源充分利用。
• 动态服务发现与自动更新
  • 结合 Consul + Consul Template + Nginx，当后端节点上线/下线时自动生成 Nginx upstream 配置并重载，减少人工维护成本。
• 健康检查与故障隔离
  • Nginx：在 upstream 中使用 max_fails/fail_timeout；
  • LVS：通过 TCP_CHECK/HTTP_GET 等健康检查自动摘除异常 RealServer。

虚拟机网络与连通性要点

• 建议使用 桥接网卡 或 Host-Only 网络，使虚拟机与宿主机/外部网络互通，并为 VIP 所在网段配置正确的路由。
• 同一局域网内测试 DR 模式 更便捷；跨网段或公网环境优先考虑 NAT 或主主 + DNS 方案。
• 关闭或放行相关端口（如 80/443）与 ICMP/ARP（DR 场景），避免健康检查与 VIP 绑定失败。