群集架构篇——nginx反向代理+keepalived双机热备+tomcat服务器池+后端数据库

一、系统环境

1、2台CentOS 7作为nginx服务器绑定同一块虚拟网卡：vnet1
对应的IP分别为：192.168.80.100
192.168.80.110
2、2台CentOS 7作为tomcat服务器同样绑定同一款网卡：vnet1
对应的IP设置为：192.168.80.120
192.168.80.130
3、1台CentOS 7 作为后端数据库绑定网卡：vnet1对应的IP为192.168.80.140

二、项目简介

1、拓扑图

2、项目说明
（1）两台nginx服务器作反代理
（2）两台nginx服务器实现双机热备
（3）Nginx+tomcat实现负载均衡
（4）在tomcat上部署商城项目实现tomcat服务器与数据库的对接
3、项目需求
实现niginx服务器互为热备份，一台服务器停止，另外一台继续运行。tomcat负载均衡，同样一台停止工作另外一台能继续工作，整个项目是为了让商城项目成功运行，并且在后台服务器down机过程中，用户无感知。

三、项目部署

部署nginx服务器

1、安装nginx服务器（另外一台相同操作）

yum install -y \        //搭建安装工具和编辑环境
gcc \
gcc-c++ \
make \
openssl-devel \
zlib-devel \
pcre-devel

useradd -s /sbin/nologin -M nginx      //添加帐号

tar vxf nginx-1.13.9.tar.gz //解压nginx源码包

cd nginx-1.13.9 
./configure \       //检查环境
--prefix=/usr/local/nginx \     //指定安装路径
--user=nginx \
--group=nginx 

make && make install //编译并且安装

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/      //nginx命令做软连接方便使用

vi /etc/init.d/nginx        //制作nginx启动脚本
#!/bin/bash
# chkconfig: 35 99 20
# description: Nginx Service Control Script
PROG="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
PIDF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
  start)
    $PROG
    ;;
  stop)
    kill -s QUIT $(cat $PIDF)
    ;;
  restart)
    $0 stop
    $0 start
    ;;
  reload)
    kill -s HUP $(cat $PIDF)
    ;;
  *)
        echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
        exit 1
esac
exit 0
chmod +x /etc/init.d/nginx   //更改启动脚本的权限
chkconfig --add nginx       //将脚本添加到systemctl环境中
systemctl start nginx   //启动nginx服务器

2、验证两台nginx服务器搭建成功
验证第一台：192.168.80.100

验证第二台：192.168.80.110

部署keepalived双机热备

1、nginx主服务器中安装keepalived

yum -y install \        //安装所需环境
popt-devel \
kernel-devel \
openssl-devel
tar xvf keepalived-1.4.2.tar.gz     //解压源码安装包

cd keepalived-1.4.2         //进目录
./configure --prefix=/      //检查编译环境
make && make install    //编译并安装

cp keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d/        //将keepalived添加开机进程中
systemctl enable keepalived         //设置开机自启

2、修改keepalived配置文件

vi /etc/keepalived/keepalived.conf
删除所有内容添加下面内容：
! Configuration File for keepalived
global_defs {
        route_id NGINX-01       //服务器名称
   }
vrrp_script nginx {
        script "/opt/nginx.sh"  //keepalived状态检查配置文件的路径
        interval 2
        weight -10  //检查失败对应优先级减少的值
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER        //状态为主服务器
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 150        //优先级设为150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS  //认证方式  
        auth_pass 1111  //认证密码
    }
    track_script {
        nginx
        }
    virtual_ipaddress {
        192.168.80.90       //两台nginx服务器共同的虚拟IP也称漂移地址
    }
}

3、添加检查keepalived状态的配置文件

vi /opt/nginx.sh    //该脚本方便同时将nginx和keepalived服务器同时启动
添加以下内容
#!/bin/bash 
#Filename:nginx.sh
A=$(ps -ef | grep keepalived | grep -v grep | wc -l)
if [ $A -gt 0 ]; then
        /etc/init.d/nginx start
else
        /etc/init.d/nginx stop
fi

chmod +x /opt/nginx.sh      //添加执行权限
systemctl start keepalived  //开启服务

4、验证漂移地址vip是否生成
ip addr show dev ens33

5、nginx从服务器所有部署如上区别如下：
（1）keepalived.conf配置文件中route_id更改为NGINX-02，状态state更改为从服务器BACKUP，优先级priority更改为100。
vi /etc/keepalived/keepalived
删除所有内容添加下面内容：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
        route_id NGINX-02       //服务器名称为02
   }
vrrp_script nginx {
        script "/opt/nginx.sh"  //keepalived状态检查配置文件的路径
        interval 2
        weight -10  //检查失败对应优先级减少的值
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP        //状态为从服务器
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100        //优先级设为100与主相差50
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS  //认证方式  
        auth_pass 1111  //认证密码
    }
    track_script {
        nginx
        }
    virtual_ipaddress {
        192.168.80.90       //两台nginx服务器共同的虚拟IP也称漂移地址
    }
}

（2）nginx.sh脚本中nginx服务的启动不是根据keepalived的启动而启动，而是根据
判断漂移地址是否存在而启动nginx服务。

vi /opt/nginx.sh
#!/bin/bash
#Filename:nginx.sh
A=$(ip addr | grep 192.168.80.90/32 | grep -v grep | wc -l)
if [ $A -gt 0 ]; then
        /etc/init.d/nginx start
else
        /etc/init.d/nginx stop
fi

6、验证nginx从服务器配置是否生效
停止主服务器查看漂移地址

漂移地址出现在从服务器上

重启主服务器再次查看漂移地址

漂移地址重新回到主服务器从服务器处于热备状态

7、验证漂移地址是否能访问nginx

主服务器down机验证访问

部署tomcat

说明：
由于tomat服务器是运行在jdk环境中，因此首先要搭建jdk环境。
1、搭建jdk环境

tar xvf jdk-8u144-linux-x64.tar.gz      //解压jdk
cp -r jdk1.8.0_144/ /usr/local/java     //将解压好的jdk下的文件复制到java目录下
vi /etc/profile     //添加jdk系统变量
export JAVA_HOME=/usr/local/java
export JRE_HOME=/usr/local/java/jre
export PATH=$PATH:/usr/local/java/bin
export CLASSPATH=./:/usr/local/java/lib:/usr/local/java/jre/lib
source /etc/profile     //刷新下文件
java -version       //查看版本成功说明环境搭建成功

2、安装tomcat

tar xvf apache-tomcat-8.5.23.tar.gz     //解压软件包
cp -r apache-tomcat-8.5.23 /usr/local/tomcat8   //将解压好包复制到tomcat8目录下

//将tomcat启动命令软链接到系统命令的目录下重命名为tomcatup方便使用
ln -s /usr/local/tomcat8/bin/startup.sh /usr/bin/tomcatup       
ln -s /usr/local/tomcat8/bin/shutdown.sh /usr/bin/tomcatdown

tomcatup        //启动tomcat

3、验证两台tomcat服务器是否成功访问（另一台tomcat部署操作上同）
验证访问第一台192.168.80.120:8080

验证访问第二台192.168.80.130:8080

部署nginx反代理

1、配置nginx服务器
vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
删除location块中的内容添加反向代理
proxy_pass http://tomcat_pool;

2、定义上游请求实现负载均衡
在server模块上面添加名为tomcat_pool地址池

upstream tomcat_pool {
        server 192.168.80.120:8080 weight=1;
server 192.168.80.130:8080 weight=1;
}

3、检查配置文件重启nginx

nginx -t
systemctl restart nginx

4、验证通过nginx服务器vip地址：192.168.80.90访问tomcat服务器

部署后端数据库

1、搭建安装环境

yum -y install \
gcc \
gcc-c++ \
make \
ncurses \
ncurses-devel \
bison \
Cmake

2、添加数据库用户
useradd -s /sbin/nologin mysql //添加数据库用户
3、安装mysql数据库

tar xf mysql-boost-5.7.20.tar.gz –C /opt/       //解压源码包

cmake \     //检查安装配置环境
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql \
-DMYSQL_UNIX_ADDR=/usr/local/mysql/mysql.sock \
-DSYSCONFDIR=/etc \
-DSYSTEMD_PID_DIR=/usr/local/mysql \
-DDEFAULT_CHARSET=utf8  \
-DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci \
-DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_ARCHIVE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_BLACKHOLE_STORAGE_ENGINE=1 \
-DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 \
-DMYSQL_DATADIR=/usr/local/mysql/data \
-DWITH_BOOST=boost \
-DWITH_SYSTEMD=1

make && make install        //编译安装

chown -R mysql.mysql /usr/local/mysql/  //将数据库安装目录的使用权限给用户mysql

vi /etc/my.cnf  //将主配置文件清空添加以下内容
[client]
port = 3306 
default-character-set=utf8
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock

[mysql]
port = 3306
default-character-set=utf8
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock

[mysqld]
user = mysql
basedir = /usr/local/mysql
datadir = /usr/local/mysql/data
port = 3306
character_set_server=utf8
pid-file = /usr/local/mysql/mysqld.pid
socket = /usr/local/mysql/mysql.sock
server-id = 1

sql_mode=NO_ENGINE_SUBSTITUTION,STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,PIPES_AS_CONCAT,ANSI_QUOTES

chown mysql:mysql /etc/my.cnf       //更改主配置文件的权限

echo 'PATH=/usr/local/mysql/bin:/usr/local/mysql/lib:$PATH' >> /etc/profile
echo 'export PATH' >> /etc/profile      //添加系统环境变量
source /etc/profile //刷新立即生效

cd /usr/local/mysql/        //进入安装目录初始化数据库
bin/mysqld \
--initialize-insecure \
--user=mysql \
--basedir=/usr/local/mysql \
--datadir=/usr/local/mysql/data

cp usr/lib/systemd/system/mysqld.service /usr/lib/systemd/system/       //制作数据库系统启动命令
systemctl daemon-reload           //刷新识别启动脚本
systemctl start mysqld      //启动数据库
netstat -anpt | grep 3306       //查看端口是否在监听状态

systemctl enable mysqld     //开机自启
mysqladmin -u root -p password "abc123"     //添加数据库用户
mysql -u root -p        //进入数据库

部署商城项目

1、将商城项目上传到两台tomcat服务器中(两台配置一样以其中一台为例）
tar xf SLSaleSystem.tar.gz //解压写好的商城项目
2、修改tomcat主配置文件
vi /usr/local/tomcat8/conf/server.xml
在webapps站点下指定项目的路径


3、tomcat与后端数据库对接实现用户登陆

mysql -u root –p    //进入数据库
create database slsaledb;   //为商城项目创建数据库
GRANT all ON slsaledb.* TO 'testuser'@'%' IDENTIFIED BY 'admin123';      //授权testuser   用户连接slsaledb数据库
flush privileges;
mysql -u root -p  < slsaledb-2014-4-10.sql      //商城项目对应的数据库文件上传到slsaledb数据库中

4、更改商城项目中的数据库对接配置文件
vi SLSaleSystem/WEB-INF/classes/jdbc.properties

5、重启tomcat服务器并用本地服务器地址访问登陆

tomcatdown
tomcatup

访问192.168.80.120:8080


6、验证nginx代理服务器vip访问
由于商城项目有登陆会话界面因此要想登陆成功需要在nginx服务器的代理地址池中添加会话保持功能，ip_hash；



7、测试用户down机用户无感知访问
先down掉主nginx服务器验证访问

systemctl stop keepalived
killall -9 nginx
netstat -anput | grep nginx

同时down掉一台tomcat服务器验证访问(down掉192.168.80.120服务器)
tomcatdown
并用tomcat本地IP验证down机成功

访问vip:192.168.80.90

四、总结

本文只做了简单的架构，现实中还需在nginx服务器和tomcat服务器中做各种优化，以便让客户感受最佳的访问效果。