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揭秘企业级web负载均衡完美架构

时间：2021-07-01 10:21:17 帮助过：28人阅读

【51CTO.com独家特稿】相信很多朋友对 企业 级的 负载 均衡 高可用实例非常感兴趣，此篇 文章 根据成熟的线上环境而写，旨在帮助大家迅速 架构 一个 企业 级的 负载 均衡 高可用的web环境。 此系统 架构 仅映射内网VIP的80及443端口于外网的Juniper防火墙下

【51CTO.com独家特稿】相信很多朋友对企业级的负载均衡高可用实例非常感兴趣，此篇文章根据成熟的线上环境而写，旨在帮助大家迅速架构一个企业级的负载均衡高可用的web环境。

此系统架构仅映射内网VIP的80及443端口于外网的Juniper防火墙下，其它端口均关闭，内网所有机器均关闭iptables及ipfw防火墙；外网DNS指向即通过Juniper映射出来的外网地址，而此映射的地址对映的其实是内网VIP地址。这里说下端口的问题，有的朋友可能会很疑惑，这样映射端口行不？通过项目实践得知，这样完全是可行的，php-cgi需要的9000端口及MySQL的3306端口均可走内网，完全不影响业务系统的运行。

另外，我维护的电子商务网站并发大约在1000左右，此时,Nginx+Apache集群运行得非常稳定，尤其是apache，并没有想象中那般弱；其实，在内存足够(>=8G)的情况，测试时不连数据库的话，单台apache+php5能顶得住6000并发，而且相当稳定。在网站升级架构方面，我不赞成全面淘汰生级，锦上添花式的升级会更好。

第一部分：Nginx+Keepalived的说明及环境说明

喜欢看我博客或文章的朋友都知道，我一直主力推崇Nginx+Keepalived作web的负载均衡高可用架构，并积极将其用于项目方案中；Nginx负载均衡作服务器遇到的故障一般有①服务器网线松动等网络故障；②服务器硬件故障从而crash；③nginx服务死掉；遇到前二者情况，keeaplived是能起到HA的作用的；然而遇到③种情况就没有办法了，但可以通过shell监控解决这问题，从而实现真正意义上的负载均衡高可用。此篇的最新更新时间为2010年6月25号，下面将其安装步骤详细说明下：

环境：

  1. centos5.3(64位)、nginx-0.7.51、keepalived-1.1.15   
  2. 主nginx负载均衡器：192.168.0.154  
  3. 辅nginx负载均衡器：192.168.9.155  
  4. vip：192.168.0.188

第二部分：分别安装Nginx负载均衡器及相关配置脚本

先安装Nginx负载均衡器，nginx负载的配置就用一般的模板来配置了

  1. #添加运行nginx的用户和组www  
  2. groupadd www   
  3. useradd -g www www   
  4. wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-7.8.tar.gz  
  5. tar zxvf pcre-7.8.tar.gz  
  6. cd pcre-7.8/  
  7. ./configure  
  8. make && make install  
  9. wget http://sysoev.ru/nginx/nginx-0.7.51.tar.gz  
  10. tar zxvf nginx-0.7.51.tar.gz  
  11. cd nginx-0.7.51/  
  12. ./configure --user=www --group=www --prefix=/usr/local/webserver/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module  
  13. make && make install

配置nginx负载均衡器的配置文件vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf,此篇文章仅仅只是我的某项目的配置文档，纯80转发；如果对nginx配置有https要求的可参考张宴的相关文章。

  1. user www www;  
  2. worker_processes 8;  
  3.  
  4. pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;  
  5. worker_rlimit_nofile 65535;  
  6.  
  7. events  
  8. {  
  9. use epoll;  
  10. worker_connections 65535;  
  11. }  
  12. http{  
  13. include       mime.types;  
  14. default_type application/octet-stream;  
  15. server_names_hash_bucket_size 128;  
  16. client_header_buffer_size 32k;  
  17. large_client_header_buffers 4 32k;  
  18. client_max_body_size 8m;  
  19. sendfile on;  
  20. tcp_nopush     on;  
  21. keepalive_timeout 60;  
  22. tcp_nodelay on;  
  23. fastcgi_connect_timeout 300;  
  24. fastcgi_send_timeout 300;  
  25. fastcgi_read_timeout 300;  
  26. fastcgi_buffer_size 64k;  
  27. fastcgi_buffers 4 64k;  
  28. fastcgi_busy_buffers_size 128k;  
  29. fastcgi_temp_file_write_size 128k;  
  30. gzip on;  
  31. gzip_min_length 1k;  
  32. gzip_buffers     4 16k;  
  33. gzip_http_version 1.0;  
  34. gzip_comp_level 2;  
  35. gzip_types       text/plain application/x-javascript text/css application/xml;  
  36. gzip_vary on;  
  37.  
  38. upstream backend  
  39. {  
  40. server 192.168.1.102:80;  
  41. server 192.168.1.103:80;  
  42. server 192.168.1.105:80;  
  43. }  
  44. server {  
  45. listen 80;  
  46. server_name www.yuhongchun027.com;  
  47. location / {  
  48. root /var/www ;  
  49. index index.jsp index.htm index.html;  
  50. proxy_redirect off;  
  51. proxy_set_header Host $host;  
  52. proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  
  53. proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;  
  54. proxy_pass http://backend;  
  55. }  
  56.  
  57. location /nginx {  
  58. access_log on;  
  59. auth_basic "NginxStatus";  
  60. auth_basic_user_file /usr/local/nginx/htpasswd;  
  61. }  
  62.  
  63. log_format access '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '  
  64. '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '  
  65. '"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';  
  66. access_log /var/log/access.log access;  
  67.  
  68. }  
  69. }

小节：

第一部分和第二部分讲的是如何通过安装Nginx来达到负载均衡后端web集群的过程，Nginx能实现自动切换后端有故障的web服务器；但Nginx负载均衡器出了问题怎么办呢，它们之间是如何实现无故障转移的呢？

第三部分：安装Keepalived，让其分别作web及Nginx的HA

安装keepalived，并将其做成服务模式，方便以后调试。

  1. wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.15.tar.gz  
  2. #tar zxvf keepalived-1.1.15.tar.gz  
  3. #cd keepalived-1.1.15  
  4. #./configure --prefix=/usr/local/keepalived  
  5. #make   
  6. #make install  
  7. #cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/  
  8. #cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/  
  9. #cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/  
  10. #mkdir /etc/keepalived  
  11. #cd /etc/keepalived/  
  12.  
  13. vim keepalived.conf  
  14. ! Configuration File for keepalived  
  15. global_defs {  
  16.    notification_email {  
  17.    yuhongchun027@163.com  
  18.         }  
  19.    notification_email_from keepalived@chtopnet.com  
  20.    smtp_server 127.0.0.1  
  21.    smtp_connect_timeout 30  
  22.    router_id LVS_DEVEL  
  23. }  
  24. vrrp_instance VI_1 {  
  25.     state MASTER  
  26.     interface eth0  
  27.     virtual_router_id 51  
  28.     mcast_src_ip 192.168.0.154    <==主nginx的IP地址  
  29.     priority 100  
  30.     advert_int 1  
  31.     authentication {  
  32.         auth_type PASS  
  33.         auth_pass chtopnet  
  34.     }  
  35.     virtual_ipaddress {  
  36.         192.168.0.188                      <==vip地址  
  37.     }  
  38. }  
  39. #service keepalived start

我们来看一下日志：

  1. [root@ltos ~]# tail /var/log/messages  
  2. Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering new address record for 192.168.0.188 on eth0.  
  3. Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering new address record for 192.168.0.154 on eth0.  
  4. Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering HINFO record with values 'I686'/'LINUX'.  
  5. Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Withdrawing address record for fe80::20c:29ff:feb9:eeab on eth0.  
  6. Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Withdrawing address record for 192.168.0.154 on eth0.  
  7. Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Host name conflict, retrying with <ltos-31>

很显然vrrp已经启动，我们还可以通过命令来检查

  1. [root@ltos html]# ip addr  
  2. 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue   
  3.     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00  
  4.     inet 127.0.0.1/8 scope host lo  
  5.     inet6 ::1/128 scope host   
  6.        valid_lft forever preferred_lft forever  
  7. 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000  
  8.     link/ether 00:0c:29:ba:9b:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff  
  9.     inet 192.168.0.154/24 brd 192.168.0.255 scope global eth0  
  10.     inet 192.168.0.188/32 scope global eth0  
  11.     inet6 fe80::20c:29ff:feba:9be7/64 scope link   
  12.        valid_lft forever preferred_lft forever  
  13. 3: sit0: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop   
  14.     link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0

说明vip已经启动，这样主服务器就配置好了，辅机的配置大致一样，除了配置文件有少部分的变化，下面贴出辅机的配置文件：

  1. ! Configuration File for keepalived  
  2. global_defs {  
  3.    notification_email {  
  4.    yuhongchun027@163.com  
  5.         }  
  6.    notification_email_from keepalived@chtopnet.com  
  7.    smtp_server 127.0.0.1  
  8.    smtp_connect_timeout 30  
  9.    router_id LVS_DEVEL  
  10. }  
  11. vrrp_instance VI_1 {  
  12.     state BACKUP  
  13.     interface eth0  
  14.     virtual_router_id 51  
  15.     mcast_src_ip 192.168.0.155              <==辅nginx的IP的地址  
  16.     priority 100  
  17.     advert_int 1  
  18.     authentication {  
  19.         auth_type PASS  
  20.         auth_pass chtopnet  
  21.     }  
  22.     virtual_ipaddress {  
  23.         192.168.0.188  
  24.     }  
  25. }

第四部分：针对Keepalived的不足，用Nginx_pid.sh来监控nginx进程，实现真正意义上的负载均衡高可用。

针对Nginx+Keepalived，编写nginx监控脚本nginx_pid.sh，此脚本思路其实也很简单，即放置在后台一直监控nginx进程；如进程消失，尝试重启nginx，如是失败则立即停掉本机的keepalived服务，让另一台负载均衡器接手，此脚本直接从生产环境下载：

  1. vim /root/nginx_pid.sh   
  2. #!/bin/bash  
  3. while  :  
  4. do  
  5.  nginxpid=`ps -C nginx --no-header | wc -l`  
  6.  if [ $nginxpid -eq 0 ];then  
  7.   /usr/local/nginx/sbin/nginx  
  8.   sleep 5  
  9. nginxpid=`ps -C nginx --no-header | wc -l`
  10.    if [ $nginxpid -eq 0 ];then  
  11.    /etc/init.d/keepalived stop  
  12.    fi  
  13.  fi  
  14.  sleep 5   
  15. done

然后置于后台运行 sh /root/nginx_pid.sh &，这种写法是错误的，这样你用root用户logout后，此进程会消失；正确写法为nohup/bin/bash /root/nginx_pid.sh &,附带下注释:如果你正在运行一个进程，而且你觉得在退出帐户时该进程还不会结束，那么可以使用nohup命令。该命令可以在你退出root帐户之后继续运行相应的进程。nohup就是不挂起的意思( no hang up)，哈哈，差点老马失蹄了。

后记：

我的线上环境网络非常复杂，这也是LVS+Keepalived失败的原因。目前此套架构在1000并发的电子商务网站非常稳定，带来的直接影响就是nginx_backup一直处于闲置状态。相对于张宴的双机轮询而言，我感觉他的可能更加完美，因为目前我的Nginx仅仅只做了负载均衡器，如果以后有机会我会尝试做负载均衡器/反向代理加速。

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