揭秘企业级web负载均衡完美架构

【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：

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">centos5.3(64位)、nginx-0.7.51、keepalived-1.1.15   </li>
<li>主nginx<strong>负载</strong><strong>均衡</strong>器：192.168.0.154  </li>
<li class="alt">辅nginx<strong>负载</strong><strong>均衡</strong>器：192.168.9.155  </li>
<li>vip：192.168.0.188 </li>
</ol>

 

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

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">#添加运行nginx的用户和组www  </li>
<li>groupadd www   </li>
<li class="alt">useradd -g www www   </li>
<li>wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-7.8.tar.gz  </li>
<li class="alt">tar zxvf pcre-7.8.tar.gz  </li>
<li>cd pcre-7.8/  </li>
<li class="alt">./configure  </li>
<li>make && make install  </li>
<li class="alt">wget http://sysoev.ru/nginx/nginx-0.7.51.tar.gz  </li>
<li>tar zxvf nginx-0.7.51.tar.gz  </li>
<li class="alt">cd nginx-0.7.51/  </li>
<li>./configure <span class="attribute">--user</span>=<span class="attribute-value">www</span> <span class="attribute">--group</span>=<span class="attribute-value">www</span> <span class="attribute">--prefix</span>=/usr/local/webserver/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module  </li>
<li class="alt">make && make install </li>
</ol>

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。

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">user www www;  </li>
<li>worker_processes 8;  </li>
<li class="alt"> </li>
<li>pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;  </li>
<li class="alt">worker_rlimit_nofile 65535;  </li>
<li> </li>
<li class="alt">events  </li>
<li>{  </li>
<li class="alt">use epoll;  </li>
<li>worker_connections 65535;  </li>
<li class="alt">}  </li>
<li>http{  </li>
<li class="alt">include       mime.types;  </li>
<li>default_type application/octet-stream;  </li>
<li class="alt">server_names_hash_bucket_size 128;  </li>
<li>client_header_buffer_size 32k;  </li>
<li class="alt">large_client_header_buffers 4 32k;  </li>
<li>client_max_body_size 8m;  </li>
<li class="alt">sendfile on;  </li>
<li>tcp_nopush     on;  </li>
<li class="alt">keepalive_timeout 60;  </li>
<li>tcp_nodelay on;  </li>
<li class="alt">fastcgi_connect_timeout 300;  </li>
<li>fastcgi_send_timeout 300;  </li>
<li class="alt">fastcgi_read_timeout 300;  </li>
<li>fastcgi_buffer_size 64k;  </li>
<li class="alt">fastcgi_buffers 4 64k;  </li>
<li>fastcgi_busy_buffers_size 128k;  </li>
<li class="alt">fastcgi_temp_file_write_size 128k;  </li>
<li>gzip on;  </li>
<li class="alt">gzip_min_length 1k;  </li>
<li>gzip_buffers     4 16k;  </li>
<li class="alt">gzip_http_version 1.0;  </li>
<li>gzip_comp_level 2;  </li>
<li class="alt">gzip_types       text/plain application/x-javascript text/css application/xml;  </li>
<li>gzip_vary on;  </li>
<li class="alt"> </li>
<li>upstream backend  </li>
<li class="alt">{  </li>
<li>server 192.168.1.102:80;  </li>
<li class="alt">server 192.168.1.103:80;  </li>
<li>server 192.168.1.105:80;  </li>
<li class="alt">}  </li>
<li>server {  </li>
<li class="alt">listen 80;  </li>
<li>server_name www.yuhongchun027.com;  </li>
<li class="alt">location / {  </li>
<li>root /var/www ;  </li>
<li class="alt">index index.jsp index.htm index.html;  </li>
<li>proxy_redirect off;  </li>
<li class="alt">proxy_set_header Host $host;  </li>
<li>proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  </li>
<li class="alt">proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;  </li>
<li>proxy_pass http://backend;  </li>
<li class="alt">}  </li>
<li> </li>
<li class="alt">location /nginx {  </li>
<li>access_log on;  </li>
<li class="alt">auth_basic "NginxStatus";  </li>
<li>auth_basic_user_file /usr/local/nginx/htpasswd;  </li>
<li class="alt">}  </li>
<li> </li>
<li class="alt">log_format access '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '  </li>
<li>'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '  </li>
<li class="alt">'"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';  </li>
<li>access_log /var/log/access.log access;  </li>
<li class="alt"> </li>
<li>}  </li>
<li class="alt">} </li>
</ol>

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。

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.15.tar.gz  </li>
<li>#tar zxvf keepalived-1.1.15.tar.gz  </li>
<li class="alt">#cd keepalived-1.1.15  </li>
<li>#./configure <span class="attribute">--prefix</span>=/usr/local/keepalived  </li>
<li class="alt">#make   </li>
<li>#make install  </li>
<li class="alt">#cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/  </li>
<li>#cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/  </li>
<li class="alt">#cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/  </li>
<li>#mkdir /etc/keepalived  </li>
<li class="alt">#cd /etc/keepalived/  </li>
<li> </li>
<li class="alt">vim keepalived.conf  </li>
<li>! Configuration File for keepalived  </li>
<li class="alt">global_defs {  </li>
<li>   notification_email {  </li>
<li class="alt">   yuhongchun027@163.com  </li>
<li>        }  </li>
<li class="alt">   notification_email_from keepalived@chtopnet.com  </li>
<li>   smtp_server 127.0.0.1  </li>
<li class="alt">   smtp_connect_timeout 30  </li>
<li>   router_id LVS_DEVEL  </li>
<li class="alt">}  </li>
<li>vrrp_instance VI_1 {  </li>
<li class="alt">    state MASTER  </li>
<li>    interface eth0  </li>
<li class="alt">    virtual_router_id 51  </li>
<li>    mcast_src_ip 192.168.0.154    <span class="tag">==主nginx的IP地址  </span>
</li>
<li class="alt">    priority 100  </li>
<li>    advert_int 1  </li>
<li class="alt">    authentication {  </li>
<li>        auth_type PASS  </li>
<li class="alt">        auth_pass chtopnet  </li>
<li>    }  </li>
<li class="alt">    virtual_ipaddress {  </li>
<li>        192.168.0.188                      <span class="tag">==vip地址  </span>
</li>
<li class="alt">    }  </li>
<li>}  </li>
<li class="alt">#service keepalived start </li>
</ol>

我们来看一下日志：

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">[root@ltos ~]# tail /var/log/messages  </li>
<li>Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering new address record for 192.168.0.188 on eth0.  </li>
<li class="alt">Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering new address record for 192.168.0.154 on eth0.  </li>
<li>Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering HINFO record with values 'I686'/'LINUX'.  </li>
<li class="alt">Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Withdrawing address record for fe80::20c:29ff:feb9:eeab on eth0.  </li>
<li>Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Withdrawing address record for 192.168.0.154 on eth0.  </li>
<li class="alt">Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Host name conflict, retrying with <span class="tag"><span class="tag-name">ltos-31</span><span class="tag">></span> </span>
</li>
</ol>

很显然vrrp已经启动，我们还可以通过命令来检查

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">[root@ltos html]# ip addr  </li>
<li>1: lo: <span class="tag"><span class="tag-name">LOOPBACK</span>,UP,LOWER_UP<span class="tag">></span> mtu 16436 qdisc noqueue   </span>
</li>
<li class="alt">    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00  </li>
<li>    inet 127.0.0.1/8 scope host lo  </li>
<li class="alt">    inet6 ::1/128 scope host   </li>
<li>       valid_lft forever preferred_lft forever  </li>
<li class="alt">2: eth0: <span class="tag"><span class="tag-name">BROADCAST</span>,MULTICAST,UP,LOWER_UP<span class="tag">></span> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000  </span>
</li>
<li>    link/ether 00:0c:29:ba:9b:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff  </li>
<li class="alt">    inet 192.168.0.154/24 brd 192.168.0.255 scope global eth0  </li>
<li>    inet 192.168.0.188/32 scope global eth0  </li>
<li class="alt">    inet6 fe80::20c:29ff:feba:9be7/64 scope link   </li>
<li>       valid_lft forever preferred_lft forever  </li>
<li class="alt">3: sit0: <span class="tag"><span class="tag-name">NOARP</span><span class="tag">></span> mtu 1480 qdisc noop   </span>
</li>
<li>    link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0 </li>
</ol>

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：

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">! Configuration File for keepalived  </li>
<li>global_defs {  </li>
<li class="alt">   notification_email {  </li>
<li>   yuhongchun027@163.com  </li>
<li class="alt">        }  </li>
<li>   notification_email_from keepalived@chtopnet.com  </li>
<li class="alt">   smtp_server 127.0.0.1  </li>
<li>   smtp_connect_timeout 30  </li>
<li class="alt">   router_id LVS_DEVEL  </li>
<li>}  </li>
<li class="alt">vrrp_instance VI_1 {  </li>
<li>    state BACKUP  </li>
<li class="alt">    interface eth0  </li>
<li>    virtual_router_id 51  </li>
<li class="alt">    mcast_src_ip 192.168.0.155              <span class="tag">==辅nginx的IP的地址  </span>
</li>
<li>    priority 100  </li>
<li class="alt">    advert_int 1  </li>
<li>    authentication {  </li>
<li class="alt">        auth_type PASS  </li>
<li>        auth_pass chtopnet  </li>
<li class="alt">    }  </li>
<li>    virtual_ipaddress {  </li>
<li class="alt">        192.168.0.188  </li>
<li>    }  </li>
<li class="alt">} </li>
</ol>

 

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：

<ol class="dp-xml">
<li class="alt">vim /root/nginx_pid.sh   </li>
<li>#!/bin/bash  </li>
<li class="alt">while  :  </li>
<li>do  </li>
<li class="alt"> <span class="attribute">nginxpid</span>=`ps -C nginx --no-header | wc -l`  </li>
<li> if [ $nginxpid -eq 0 ];then  </li>
<li class="alt">  /usr/local/nginx/sbin/nginx  </li>
<li>  sleep 5  </li>
<li>nginxpid=`ps -C nginx --no-header | wc -l`</li>
<li class="alt">   if [ $nginxpid -eq 0 ];then  </li>
<li>   /etc/init.d/keepalived stop  </li>
<li class="alt">   fi  </li>
<li> fi  </li>
<li class="alt"> sleep 5   </li>
<li>done </li>
</ol>

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。