Java在CentOS上如何实现高可用性 - 问答

在 CentOS 上构建 Java 应用的高可用

一、总体架构与组件

前端入口高可用：使用 Nginx 作为反向代理与负载均衡，前端再叠加 Keepalived 提供 VIP（虚拟 IP），实现 Nginx 层的故障自动切换，消除单点。
应用层高可用：部署多实例 Tomcat（或 Spring Boot 内嵌容器）形成集群，Nginx 进行轮询/最少连接等策略分发请求。
数据与中间件高可用：后端使用 MySQL 主从复制、Redis/Memcached 分布式缓存、Kafka/RabbitMQ 消息队列，降低数据库压力并提升解耦与容错能力。
可观测性：部署 Prometheus + Grafana 做指标监控与告警，使用 ELK（Elasticsearch/Logstash/Kibana） 做集中日志管理。
典型拓扑：2 台 Nginx+Keepalived（主/备） + 2 台 Tomcat（或多台），对外暴露 VIP:80/443，后端 Tomcat 多实例 8080。该组合在 CentOS 7/8 上实践成熟、运维简单。

二、快速落地步骤

环境准备
- 在所有节点安装相同版本的 JDK 8/11/17（建议 OpenJDK 或企业版保持一致），配置 JAVA_HOME/PATH；安装常用工具（如 wget、vim、curl）。
部署 Tomcat 集群
- 安装 Tomcat 8/9，建议一个节点运行多个实例（修改 server.xml 中的 8005/8080/8009 等端口）以便单机多实例与资源隔离；提供启停脚本或 systemd unit，便于标准化运维。
部署 Nginx 负载均衡
- 安装 Nginx，在 /etc/nginx/conf.d/ 下配置 upstream 指向多个 Tomcat 实例，常用策略为轮询或最少连接；按需开启 sticky（会话保持）或改为无状态会话（如 JWT/Redis Session）。
部署 Keepalived 实现 VIP 漂移
- 两台 Nginx 节点安装 Keepalived，配置 VRRP 实例：设置 state MASTER/BACKUP、priority、virtual_router_id、advert_int，并绑定 VIP；通过 track_script 执行健康检查脚本探测 Tomcat/应用健康接口，失败则降低优先级触发切换。
数据与中间件
- 数据库采用 主从复制 或更高可用形态；缓存使用 Redis 集群/主从；消息队列使用 镜像队列/集群 模式，避免单点。
监控与日志
- 部署 Prometheus 抓取 Nginx/Tomcat/JVM 指标，Grafana 做可视化与阈值告警；ELK 收集并分析应用与访问日志。

三、关键配置示例

Nginx 负载均衡（/etc/nginx/conf.d/tomcat.conf）

upstream tomcat {
    server 192.168.77.152:8080 max_fails=2 fail_timeout=10s;
    server 192.168.77.153:8080 max_fails=2 fail_timeout=10s;
    # least_conn;  # 可选：最少连接
}

server {
    listen 80;
    server_name your.domain;
    location / {
        proxy_pass http://tomcat;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

Keepalived 主节点示例（/etc/keepalived/keepalived.conf）

global_defs { router_id LVS_DEVEL }
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 1
    authentication { auth_type PASS auth_pass YourPass }
    virtual_ipaddress { 192.168.77.188/24 }
    track_script {
        chk_tomcat
    }
}
vrrp_script chk_tomcat {
    script "/usr/local/bin/check_tomcat.sh"
    interval 2
    weight -20
    fall 2
    rise 2
}

Tomcat 健康检查脚本（/usr/local/bin/check_tomcat.sh）
```
#!/usr/bin/env bash
curl -f http://localhost:8080/health || exit 1
```
说明：健康检查脚本应返回 0（健康）或 非 0（异常）；Keepalived 根据脚本退出码与权重自动切换 VIP。上述 Nginx 配置与 Keepalived+脚本的做法已在多实例 Tomcat 场景中验证可行。

四、验证与运维要点

故障演练：停止主 Nginx 或关闭某台 Tomcat，验证 VIP 是否漂移到备机、业务是否无感切换；演练后检查连接耗尽、长事务与重试策略。
会话与一致性：有状态应用建议开启 sticky 或改为 无状态会话（如 Redis 集中会话）；数据库写入需考虑幂等与重试安全。
优雅停机：发布时先摘除节点（Nginx 下线或 health 返回 503）、等待 连接排空 再停止实例，避免 5xx 激增。
监控告警：为 HTTP 5xx、JVM Full GC、线程池满、连接池耗尽、VIP 漂移 设置阈值告警；结合 Prometheus/Grafana 与 ELK 快速定位。
伸缩与容量：横向扩展 Tomcat 实例并调整 Nginx 权重；数据库与缓存需同步扩容或引入分片/集群模式。

五、常见陷阱与优化建议

单点预防：入口必须双机（Nginx+Keepalived），数据库/缓存/MQ 也要消除单点；VIP 与网关策略需与网络团队确认 二层/三层 可达性。
健康检查深度：脚本不应只探测端口存活，建议调用 /health 或业务就绪接口，并结合 连接耗时/返回码 做综合判定。
连接与超时：合理配置 proxy_connect_timeout、proxy_read_timeout、max_fails/fail_timeout，避免抖动放大；Tomcat 线程池与 JVM GC 参数需压测后固化。
日志与追踪：统一 MDC/RequestId，在 ELK 中建立关键路径仪表盘（P99、错误率、慢查询）。
版本与一致性：集群节点 JDK/中间件版本 保持一致，减少因版本差异导致的兼容性问题。

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