用RHEL6.4（64bit）Nginx+Keepalived实现Nginx进程的主从、双主高可用

一、Nginx理论

传统上基于进程或线程模型架构的web服务通过每进程或每线程处理并发连接请求，这势必会在网络和I/O操作时产生阻塞，其另一个必然结果则是对内存或CPU的利用率低下。生成一个新的进程/线程需要事先备好其运行时环境，这包括为其分配堆内存和栈内存，以及为其创建新的执行上下文等。这些操作都需要占用CPU，而且过多的进程/线程还会带来线程抖动或频繁的上下文切换，系统性能也会由此进一步下降。

在设计的最初阶段，nginx的主要着眼点就是其高性能以及对物理计算资源的高密度利用，因此其采用了不同的架构模型。受启发于多种操作系统设计中基于“事件”的高级处理机制，nginx采用了模块化、事件驱动、异步、单线程及非阻塞的架构，并大量采用了多路复用及事件通知机制。在nginx中，连接请求由为数不多的几个仅包含一个线程的进程worker以高效的回环(run-loop)机制进行处理，而每个worker可以并行处理数千个的并发连接及请求。

如果负载以CPU密集型应用为主，如SSL或压缩应用，则worker数应与CPU数相同；如果负载以IO密集型为主，如响应大量内容给客户端，则worker数应该为CPU个数的1.5或2倍。

Nginx会按需同时运行多个进程：一个主进程(master)和几个工作进程(worker)，配置了缓存时还会有缓存加载器进程(cache loader)和缓存管理器进程(cache manager)等。所有进程均是仅含有一个线程，并主要通过“共享内存”的机制实现进程间通信。主进程以root用户身份运行，而worker、cache loader和cache manager均应以非特权用户身份运行。

主进程主要完成如下工作：

1. 读取并验正配置信息；

2. 创建、绑定及关闭套接字；

3. 启动、终止及维护worker进程的个数；

4. 无须中止服务而重新配置工作特性；

5. 控制非中断式程序升级，启用新的二进制程序并在需要时回滚至老版本；

6. 重新打开日志文件；

7. 编译嵌入式perl脚本；

worker进程主要完成的任务包括：

1. 接收、传入并处理来自客户端的连接；

2. 提供反向代理及过滤功能；

3. nginx任何能完成的其它任务；

cache loader进程主要完成的任务包括：

1. 检查缓存存储中的缓存对象；

2. 使用缓存元数据建立内存数据库；

二、主从模型

我是在rhel-server-6.4(64位)上做的，这里nginx1和nginx2上面分别安装上nginx和keepalived。

Nginx1	Nginx2	Vip1
172.16.58.1	172.16.58.6	172.16.58.7

1、安装yum库

我这里编译安装nginx需要实现需要安装开发包组，在红帽5上我需要安装开发组包"DevelopmentTools"和"DevelopmentLibraries"，在红帽6上我用yum包安装的开发环境和红帽5的不太一样，需要安装"Developmenttools"，"ServerPlatform Development"，有时候还需要安装"Compatibility libraries"（兼容库），另外还有可能会使用"Desktop Platform Development"。我们这里安装的光盘是rhel-server-6.4-x86_64-dvd,安装过程红帽5一样。

[root@localhost~]# mkdir /mnt/cdrom    ###创建cdrom目录
[root@localhost~]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom  ###挂载光盘（当场有效，开机无效）
[root@localhost~]# vim /etc/fstab  ###在配置文件中挂载光盘（当场无效，开机有效）
/dev/cdrom              /mnt/cdrom              ext3    defaults        0 0
[root@localhost~]# cd /etc/yum.repos.d/  ###进入yum.repos.d目录下面
[[email protected]]# vim server.repo  ###编辑server.repo
[base]
name=Server
baseurl=file:///mnt/cdrom/Server
enabled=1
gpgcheck=0

2、解决依赖关系

Nginx某些功能可能还要依赖pcre所以我还要安装pcre-devel这个包。Pcre是perl兼容的正则表达式库。

# yumgroupinstall "Server Platform Development" "Development tools"–y
# yum -y installpcre-devel    ###安装pcre-devel

3、安装nginx

       我这里已经把软件包下载到本地nginx-1.4.1.tar.gz和keepalived-1.2.7.tar，下载完成后我首先要同步一下时间，如果系统时间比软件包的时间要靠前的话，系统就认为这个软件包是未来的，所以软件包是使用不了的。我知道nginx是轻量级的web服务器。

# date   ###查看一下时间
# update 172.16.0.1   ###同步服务器时间
# tar xf nginx-1.4.1.tar.gz  ###解压

       Nginx基本上都是以普通用户进行运行，所以我要在这里建立一个用户，创建完成后就开始编译和安装了。

# groupadd -r -g 109 nginx   ###创建组
# useradd -r -g 109 -u 109 nginx  ###创建用户
# ./configure \
 --prefix=/usr \    ###默认安装路径
 --sbin-path=/usr/sbin/nginx \   ###nginx自身可执行程序的路径
 --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \  ###主配置文件的路径
 --error-log-path=/var/log/nginx/error.log \    ###错误日志文件路径
 --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \    ###访问日志文件路径
 --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \   ###pid文件路径
 --lock-path=/var/lock/nginx.lock \   ###锁文件路径
 --user=nginx \    ###用户名
 --group=nginx \   ###组名
 --with-http_ssl_module \    ###使用ssl模块
 --with-http_flv_module \   ###使用flv模块
 --with-http_stub_status_module \
  --with-http_gzip_static_module \         ###使用gzip压缩模块
 --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \   ###请求报文的主体放的位置
 --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \    ###和代理相关的
 --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \   ###和fastcgi相关的
 --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \   ###和uwsgi相关的
 --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \   ###和scgi相关的
# make && make install

说明：如果想使用nginx的perl模块，可以通过为configure脚本添加--with-http_perl_module选项来实现，但目前此模块仍处于实验性使用阶段，可能会在运行中出现意外，因此，其实现方式这里不再介绍。如果想使用基于nginx的cgi功能，也可以基于FCGI来实现，具体实现方法请参照网上的文档。

4、提供服务脚本

新建文件/etc/rc.d/init.d/nginx内容如下:

#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops thenginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15
# description:  Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network
# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no"] && exit 0
nginx="/usr/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)
NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"
[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && ./etc/sysconfig/nginx
lockfile=/var/lock/subsys/nginx
make_dirs() {
   #make required directories
  user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`
  options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
  for opt in $options; do
      if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
          value=`echo $opt | cut -d"=" -f 2`
          if [ ! -d "$value" ]; then
               # echo "creating"$value
               mkdir -p $value && chown-R $user $value
          fi
      fi
  done
}
start() {
    [-x $nginx ] || exit 5
    [-f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
   make_dirs
   echo -n $"Starting $prog: "
   daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
   retval=$?
   echo
    [$retval -eq 0 ] && touch $lockfile
   return $retval
}
stop() {
   echo -n $"Stopping $prog: "
   killproc $prog -QUIT
   retval=$?
   echo
    [$retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
   return $retval
}
restart() {
   configtest || return $?
   stop
   sleep 1
   start
}
reload() {
   configtest || return $?
   echo -n $"Reloading $prog: "
   killproc $nginx -HUP
   RETVAL=$?
   echo
}
force_reload() {
   restart
}
configtest() {
 $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}
rh_status() {
   status $prog
}
rh_status_q() {
   rh_status >/dev/null 2>&1
}
case "$1" in
   start)
       rh_status_q && exit 0
       $1
       ;;
   stop)
       rh_status_q || exit 0
       $1
       ;;
   restart|configtest)
       $1
       ;;
   reload)
       rh_status_q || exit 7
       $1
       ;;
   force-reload)
       force_reload
       ;;
   status)
       rh_status
       ;;
   condrestart|try-restart)
       rh_status_q || exit 0
           ;;
   *)
       echo $"Usage: $0{start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
       exit 2
esac
# chmod +x /etc/rc.d/init.d/nginx   ###赋予执行权限
# chkconfig --add nginx    ###加入服务列表中
# chkconfig --list nginx    ###查看状态
# service nginx start     ###启动服务器

提示：这里有可能会报错，因为在不同的系统上，它们所指定的路径可能不一样，尤其是/var/tmp/nginx/下面，尤其是在这些路径下面没有这些文件目录的话可能会出错，如果出错了告诉你没有这些目录，我们要手动建立这些文件目录就行了。

5、测试网页

6、安装keepalived

       这里我是编译安装keepalived，和上面我们yum安装的不一样，不过和nginx一样需要在nginx1和nginx2上都需要安装。我们可能在编译安装的时候会出错，这时候可能依赖的库时popt，我们需要用yum来安装，安装完成后我们在进行上面一步。

# tar xf keepalived-1.2.7.tar.gz    ###解压
# cd keepalived-1.2.7
# ./configure --prefix=/usr/
# yum install -y popt-devel   ###安装popt-devel
# ./configure --prefix=/usr/
# make && make install
# cp /usr/etc/rc.d/init.d/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived    ###复制服务脚本

# vim keepalived

（1）在nginx1上面（主服务器）上修改配置文件并测试

# vim /etc/keepalived/keepalived.conf     ###配置文件
! Configuration File for keepalived
global_defs {
  notification_email {
        [email protected]
        [email protected]
   }
  notification_email_from [email protected]
  smtp_connect_timeout 3
  smtp_server 127.0.0.1
  router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_nginx{
   script "killall -0 nginx"
   interval 2
       # check every 2 seconds
   weight -2
       # if failed, decrease 2 of the priority
   fall 2
       # require 2 failures for failures
   rise 1
       # require 1 sucesses for ok
}
vrrp_script chk_schedown {
  script "[[ -f /etc/keepalived/down ]] && exit 1 || exit0"
  interval 2
  weight -2
}
vrrp_instance VI_1 {
   interface eth0
       # interface for inside_network, bound by vrrp
   state MASTER
       # Initial state, MASTER|BACKUP
       # As soon as the other machine(s) come up,
       # an election will be held and the machine
       # with the highest "priority" will become MASTER.
       # So the entry here doesn't matter a whole lot.
   priority 101
       # for electing MASTER, highestpriority wins.
       # to be MASTER, make 50 more than other machines.
   virtual_router_id 56
       # arbitary unique number 0..255
       # used to differentiate multiple instances of vrrpd
       # running on the same NIC (and hence same socket).
   garp_master_delay 1
   authentication {
auth_typePASS
       auth_pass password
    }
   track_interface {
      eth0
    }
       # optional, monitor these as well.
       # go to FAULT state if any of these go down.
   virtual_ipaddress {
       172.16.58.7/16 dev eth0 label eth0:1
    }
       #addresses add|del on change to MASTER, to BACKUP.
       #With the same entries on other machines,
       #the opposite transition will be occuring.
        #/ brd dev  scope  label 
   track_script {
       chk_nginx
       chk_schedown
    }
   notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master"
   notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup"
    notify_fault"/etc/keepalived/notify.sh fault"
}
#vrrp_instance VI_2 {
#   interface eth0
#   state MASTER  # BACKUP for slaverouters
#   priority 101  # 100 for BACKUP
#   virtual_router_id 52
#   garp_master_delay 1
#
#   authentication {
#       auth_typePASS
#       auth_pass password
#   }
#   track_interface {
#      eth0
#   }
#   virtual_ipaddress {
#       172.16.58.2/16 dev eth0 label eth0:1
#   }
#   track_script {
#       chk_nginx
#       chk_mantaince_down
#   }
#
#   notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master eth0:1"
#   notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup eth0:1"
#   notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault eth0:1"
#}

（2）在nginx2上（从服务器）修改配置文件

这里只需要设置这么多就行了。

       我这里自己设置的有脚本(实现健康检查)，大家如果想配置，可使用下面这个脚本，如果没有这个脚本的话，我试验的时候还需要关闭keepalived服务，如果不关闭，仅关闭nginx，是不能实现地址飘移的，我们有了这个脚本，实现了为主从设备切换提供脚本，只要主服务器不在，就会实现地址飘移的。（上面有路径）脚本的内容如下：

#vim notify.sh
脚本内容如下：
#!/bin/bash
# description:An example of notify script
#
ifalias=${2:-eth0:0}
interface=$(echo$ifalias | awk -F: '{print $1}')
vip=$(ip addrshow $interface | grep $ifalias | awk '{print $2}')
#contact='[email protected]'
contact='root@localhost'
workspace=$(dirname$0)
notify() {
    subject="$ip change to $1"
    body="$ip change to $1 $(date '+%F%H:%M:%S')"
    echo $body | mail -s "$1transition" $contact
}
case"$1" in
    master)
        notify master
        exit 0
    ;;
    backup)
        notify backup
        /etc/rc.d/init.d/httpd restart
        exit 0
    ;;
    fault)
        notify fault
        exit 0
    ;;
    *)
        echo 'Usage: $(basename $0){master|backup|fault}'
        exit 1
    ;;
esac
# chmod +xnginx.sh

7、编辑并测试网页：

我们首先要查看一下配置文件，看一下我们的网页在什么地方，然后就创建网页，创建完成后，我们就重启服务器然后进行测试，看自己设置的网页是否有问题，然后在测试一下我用vip测试一下显示的页面，并以此判断我上面的设置是否正确。

# mkdir /etc/nginx/html
# vim/etc/nginx/html/index.html
nginx1.shuaige.com
nginx2.shuaige.com
# servicenginx restart

这个时候我将nginx1（主服务器）给停掉，我们这里看看虚拟ip是否会飘到从服务器上，我们可以从查看nginx1和nginx2的地址配置信息中得到（如果结果不变，我们有要多查看几次），如果还不信我们就用测试网页来检验我的实验是否正确。

# touch /etc/keepalived/down   ###停止主服务器上的
# ifconfig

三、双主模式

1、规划

Nginx1	Nginx2	Vip1	Vip2
172.16.58.1	172.16.58.6	172.16.58.7	172.16.58.8

在上面基于web服务的高可用集群中，我们把keepalived配置文件中的最下面#开头的行开启了，开启后我们还要进行编辑，在nginx1中将VI_2，我需要将state MASTER改为state BACKUP,我们把优先级改为100，只要比MASTER的优先级小就行。内容如下：

# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_instance VI_2 {
   interface eth0
   state BACKUP  # BACKUP for slaverouters
   priority 100  # 100 for BACKUP
   virtual_router_id 58
   garp_master_delay 1
   authentication {
auth_typePASS
       auth_pass password
    }
   track_interface {
      eth0
    }
   virtual_ipaddress {
       172.16.58.8/16 dev eth0 label eth0:1
    }
   track_script {
       chk_nginx
       chk_mantaince_down
    }
   notify_master "/etc/keepalived/notify.sh master eth0:1"
   notify_backup "/etc/keepalived/notify.sh backup eth0:1"
   notify_fault "/etc/keepalived/notify.sh fault eth0:1"
}

我在nginx2中修改的部分（圈住的部分）如图所示：

# servicekeepalived restart   ###启动keepalived服务器
#ifconfig

2、查看HA1的IP地址配置：

查看HA2的IP地址配置：

3、测试：

4、模拟nginx1发生故障

# cd/etc/keepalived/
# touch down

查看HA2上IP地址配置：

5、测试一下：

       如果我测试的结果中，172.16.58.7（vip1）和172.16.58.8（vip2）显示的结果一样，那我就操作成功了。