系统综合实践 第4次实践作业

奉劝大家在实验前拍摄一个镜像，在实验过程中完成某一步关键步骤后也可以拍一个镜像，毕竟你不知道你能把你的虚拟机搞成什么样

（一）使用Docker-compose实现Tomcat+Nginx负载均衡

要求：
理解nginx反向代理原理；
nginx代理tomcat集群，代理2个以上tomcat；
了解nginx的负载均衡策略，并至少实现nginx的2种负载均衡策略；

1）nginx反向代理原理

• 正向代理
  正向代理服务器位于客户端和服务器之间，为了向服务器获取数据，客户端要向代理服务器发送一个请求，并指定目标服务器，代理服务器将目标服务器返回的数据转交给客户端。
• 反向代理
  反向代理和正向代理的区别就是：正向代理代理客户端，反向代理代理服务器。
  反向代理，其实客户端对代理是无感知的，因为客户端不需要任何配置就可以访问，我们只需要将请求发送到反向代理服务器，由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后，在返回给客户端，此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器，暴露的是代理服务器地址，隐藏了真实服务器IP地址。

2）tomcat负载均衡

• Nginx负载均衡的概念
  在服务器集群中，Nginx起到一个代理服务器的角色（即反向代理），为了避免单独一个服务器压力过大，将来自用户的请求转发给不同的服务器。
• Nginx负载均衡策略
  • 轮询（默认）
    策略：在upstream模块内写上一组动态服务器组，再指定访问反向代理到服务器列表。客户端每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器
    适用：适合服务器配置相当，无状态且短平快的服务使用
  • weight
    策略：weight参数用于指定轮询几率，weight的默认值为1,；weight的数值与访问比率成正比
    适用：合服务器的硬件配置差别比较大的情况
  • ip_hash
    策略：指定负载均衡器按照基于客户端IP的分配方式，这个方法确保了相同的客户端的请求一直发送到相同的服务器，以保证session会话。这样每个访客都固定访问一个后端服务器，可以解决session不能跨服务器的问题。
    适用：此策略适合有状态服务，比如session；当有服务器需要剔除，必须手动down掉。
  • least_conn
    策略：把请求转发给连接数较少的后端服务器。轮询算法是把请求平均的转发给各个后端，使它们的负载大致相同；但是，有些请求占用的时间很长，会导致其所在的后端负载较高。这种情况下，least_conn这种方式就可以达到更好的负载均衡效果。
    适用：请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况
  • fair（需第三方插件）
    策略：按照服务器端的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。
  • url_hash(需第三方插件)
    策略：同一个资源多次请求，可能会到达不同的服务器上，导致不必要的多次下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费。而使用url_hash，可以使得同一个url（也就是同一个资源请求）会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再此收到请求，就可以从缓存中读取。　

3）nginx代理tomcat集群

1.文件配置

• 所需镜像
  tomcat、nginx

• 目录结构
  

• docker-compose.yml

version: "3"
services:
    #nginx服务
    nginx:
        image: nginx  #镜像名
        container_name: nginxc  #容器名
        build: ./nginx
        ports:
            - "80:2208"     #暴露端口
        volumes:          
            - ./nginx/default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf
        depends_on:
            - tomcat01
            - tomcat02
            - tomcat03
    #tomcat服务
    tomcat01:
       image: tomcat
       container_name: tc01
       volumes: 
         - ./tomcat1:/usr/local/tomcat/webapps/ROOT
    tomcat02:
       image: tomcat
       container_name: tc02
       volumes: 
         - ./tomcat2:/usr/local/tomcat/webapps/ROOT
    tomcat03:
       image: tomcat
       container_name: tc03
       volumes: 
         - ./tomcat3:/usr/local/tomcat/webapps/ROOT

• nginx配置文件default.conf

server {
    listen       2208;  #修改映射端口
    server_name  localhost;

    location / {
     proxy_pass http://tomcats;
    }
upstream tomcats {
        server tc01:8080;  #tc01、tc02、tc03对应docker-compose.yml里的container_name
        server tc02:8080;  
        server tc03:8080;  
    }

    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }

运行docker-compose

sudo docker-compose up -d --build

2.nginx负载均衡策略实现

• Python文件测试

import requests

url='http://localhost'
for i in range(0,6):
    response=requests.get(url)
    print(response.text)

• 轮询策略（默认）
  

• weight策略
  修改default.conf如下

upstream tomcats{
        server tc01:8080 weight=2;  #tc01、tc02、tc03对应docker-compose.yml里的container_name
        server tc02:8080 weight=1;  
        server tc03:8080 weight=1;  
    }

需要重启nginx容器docker restart 容器名

• 参考资料
  Nginx 配置详解
  Nginx+Php-fpm运行原理详解
  Nginx（三）------nginx 反向代理
  Nginx服务器之负载均衡策略

(二) 使用Docker-compose部署javaweb运行环境

要求：
分别构建tomcat、数据库等镜像服务；
成功部署Javaweb程序，包含简单的数据库操作；
为上述环境添加nginx反向代理服务，实现负载均衡。
参考资料：使用docker-compose部署Javaweb项目

1）文件配置

• 需要拉取的镜像：nginx、docker-compose、tomcat、mysql

• 文件目录
  .
  ├── default.conf
  ├── docker-compose.yml
  ├── docker-entrypoint.sh
  ├── Dockerfile
  ├── grogshop.sql
  ├── wait-for-it.sh [error opening dir]
  └── webapps
  ├── docs
  ├── examples
  ├── host-manager
  ├── manager
  ├── ROOT
  ├── ssmgrogshop_war
  └── ssmgrogshop_war.war

• mysql

  • dockerfile

  FROM registry.saas.hand-china.com/tools/mysql:5.7.17
  
  # mysql的工作位置
  ENV WORK_PATH /usr/local/
  
  # 定义会被容器自动执行的目录
  ENV AUTO_RUN_DIR /docker-entrypoint-initdb.d
  
  #复制gropshop.sql到/usr/local 
  COPY grogshop.sql  /usr/local/
  #把要执行的shell文件放到/docker-entrypoint-initdb.d/目录下，容器会自动执行这个shell
  COPY docker-entrypoint.sh  $AUTO_RUN_DIR/
  
  #给执行文件增加可执行权限
  RUN chmod a+x $AUTO_RUN_DIR/docker-entrypoint.sh
  
  # 设置容器启动时执行的命令
  #CMD ["sh", "/docker-entrypoint-initdb.d/import.sh"]
  

  • docker-entrypoint.sh

  #!/bin/bash
  mysql -uroot -p123456 << EOF
  source /usr/local/grogshop.sql;
  

• nginx

  • default.conf

      upstream tomcat123 {
      server tomcatc:8080;
  }
  server {
      listen 8080;
      server_name localhost;
  
      location / {
      proxy_pass http://tomcat123;
      }
  }
  

• docker-compose.yml

  version: "3"   
  services:     
  tomcat:     
      image: tomcat    #镜像
      hostname: hostname       #容器的主机名
      container_name: tomcatc   #容器名
      ports:      
      - "5050:8080"
      volumes:  #数据卷
      - "./webapps:/usr/local/tomcat/webapps"
      - ./wait-for-it.sh:/wait-for-it.sh
      networks:   #网络设置静态IP
      webnet:
          ipv4_address: 15.22.0.15
  
  mymysql:  
      build: .   #通过MySQL的Dockerfile文件构建MySQL
      image: mymysql:test
      container_name: mysqlc
      ports:
      - "3309:3306" 
  #红色的外部访问端口不修改的情况下，要把Linux的MySQL服务停掉
  #service mysql stop
  #反之，将3306换成其它的
      command: [
              '--character-set-server=utf8mb4',
              '--collation-server=utf8mb4_unicode_ci'
      ]
      environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: "123456"
      networks:
      webnet:
          ipv4_address: 15.22.0.6
  
  nginx:
      image: nginx
      container_name: "nginx-tomcat"
      ports:
          - 8080:8080
      volumes:
          - ./default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf # 挂载配置文件
      tty: true
      stdin_open: true
      networks:
      webnet:
          ipv4_address: 15.22.0.7
  
  networks:   #网络设置
  webnet:
  driver: bridge  #网桥模式
  ipam:
      config:
      - subnet: 15.22.0.0/24   #子网
  

• jdbc.properties
  修改/webapps/ssmgrogshop_war/WEB-INF/classes下的jdbc.properties
  使用ipconfig查看本机ip修改

2）执行javaweb实例

• 构建容器

sudo docker-compose up -d --build

• 访问网页
  http://127.0.0.1:8080/ssmgrogshop_war或http://localhost:8080/ssmgrogshop_war密码为sa、123

• 增删查改操作
  以增为例

(三）使用Docker搭建大数据集群环境

直接用机器搭建Hadoop集群，会因为不同机器配置等的差异，遇到各种各样的问题；也可以尝试用多个虚拟机搭建，但是这样对计算机的性能要求比较高，通常无法负载足够的节点数；使用Docker搭建Hadoop集群，将Hadoop集群运行在Docker容器中，使Hadoop开发者能够快速便捷地在本机搭建多节点的Hadoop集群。
要求：
完成hadoop分布式集群环境配置，至少包含三个节点（一个master，两个slave）；
成功运行hadoop 自带的测试实例。

1）目录结构

2）镜像拉取

• 拉取Ubuntu镜像

docker pull ubuntu

• 启动容器

sudo docker build -t ubuntu:18.04 .
sudo docker run -it --name ubuntu ubuntu:18.04

3）Ubuntu系统初始化

apt-get update#更新系统软件源
apt-get install vim#安装vim
apt-get install ssh#安装sshd
/etc/init.d/ssh start#开启sshd服务器

设置登录Ubuntu系统时，自启动sshd服务

vim ~/.bashrc
/etc/init.d/ssh start#添加在文件最后一行

设置sshd免密登陆

ssh-keygen -t rsa #一直按回车键即可
cd ~/.ssh  
cat id_dsa.pub >> authorized_keys

• 安装配置jdk
  安装java8

apt-get install openjdk-8-jdk

配置环境变量

vim ~/.bashrc#在文件尾部添加以下两行
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64/
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

输入source ~/.bashrc命令使之生效
输入java -version查看java版本，查看是否安装成功

• 镜像文件保存

在Docker内部的容器做的修改是不会自动保存到镜像的，也就是说，把容器关闭，然后重新开启容器，则之前的设置会全部消失，因此需要保存当前的配置。为了达到复用配置信息，可以在每个步骤完成之后，都保存成一个新的镜像，然后开启保存的新镜像。

sudo docker ps # 查看容器ID
docker commit 容器ID ubuntu/jdk8 # 存为镜像

docker images命令查看一下

• 安装hadoop

将hadoop安装包放在共享目录下，在Docker内部Ubuntu系统的/root/build目录即可获取到Hadoop安装文件；在Docker内部的Ubuntu系统安装Hadoop和本地安装一样，

docker run -it -v /home/yeye/docker/hadoop/build:/root/build --name ubuntu-jdk8 ubuntu/jdk8

安装Hadoop

cd /root/build
tar -zxvf hadoop-3.1.3.tar.gz -C /usr/local

配置环境变量

vim ~/.bashrc  
export HADOOP_HOME=/usr/local/hadoop-3.1.3
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib
export PATH=$PATH:$HADOOP_HOME/sbin:$HADOOP_HOME/bin:$JAVA_HOME/bin

键入source ~/.bashrc使配置生效
安装验证

hadoop version 

4）Hadoop集群配置

进入hadoop配置文件夹，路径为/usr/local/hadoop-3.1.3/etc/hadoop
配置如下几个文件

• hadoop_env.sh

vim hadoop_env.sh
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64/

• core-site.xml

      
          hadoop.tmp.dir
          file:/usr/local/hadoop-3.1.3/tmp
          Abase for other temporary directories.
      
      
          fs.defaultFS
          hdfs://master:9000
      

• hdfs-site.xml

        
                dfs.replication
                1
        
        
                dfs.namenode.name.dir
		        file:/usr/local/hadoop-3.1.3/tmp/dfs/name
	
	
                dfs.datanode.data.dir
                file:/usr/local/hadoop-3.1.3/tmp/dfs/data
	
	
                dfs.permissions.enabled
                false
        

• mapred-site.xml

    
        mapreduce.framework.name
        yarn
    
    
        yarn.app.mapreduce.am.env
        HADOOP_MAPRED_HOME=/usr/local/hadoop-3.1.3
    
    
        mapreduce.map.env
        HADOOP_MAPRED_HOME=/usr/local/hadoop-3.1.3
    
    
        mapreduce.reduce.env
        HADOOP_MAPRED_HOME=/usr/local/hadoop-3.1.3
    

• yarn-site.xml

        
               yarn.resourcemanager.hostname
               Master
        
        
               yarn.nodemanager.aux-services
               mapreduce_shuffle
        
        
        
               yarn.nodemanager.vmem-pmem-ratio
               2.5
        

• 修改脚本
  进入脚本目录cd /usr/local/hadoop-3.1.3/sbin
  在start-dfs.sh和stop-dfs.sh文件中添加如下内容

HDFS_DATANODE_USER=root
HADOOP_SECURE_DN_USER=hdfs
HDFS_NAMENODE_USER=root
HDFS_SECONDARYNAMENODE_USER=root

在start-yarn.sh和stop-yarn.sh文件中添加如下内容

YARN_RESOURCEMANAGER_USER=root
HADOOP_SECURE_DN_USER=yarn
YARN_NODEMANAGER_USER=root

• 保存镜像

docker commit 容器ID ubuntu/hadoop

• 开启容器运行ubuntu/hadoop镜像
  开启三个终端

# 第一个终端
docker run -it -h master --name master ubuntu/hadoop
# 第二个终端
docker run -it -h slave01 --name slave01 ubuntu/hadoop
# 第三个终端
docker run -it -h slave02 --name slave02 ubuntu/hadoop

三个终端分别打开/etc/hosts,修改节点ip如下

172.17.0.4      master
172.17.0.5      slave01
172.17.0.6      slave02

在master节点测试是否可以连上slave01和slave02

ssh slave01
ssh slave02

exit退出连接

在master节点上执行如下操作配置

cd /usr/local/hadoop
bin/hdfs namenode -format#
sbin/start-all.sh

在slave01、slave02上键入jsp查看

5）Hadoop实例运行

bin/hdfs dfs -mkdir -p /user/hadoop/input #在hdfs上创建input目录
bin/hdfs dfs -put ./etc/hadoop/*.xml /user/hadoop/input #将/usr/local/hadoop/etc/hadoop/目录下的所有文件拷贝到hdfs上的目录
bin/hdfs dfs -ls /user/hadoop/input #通过ls命令查看下是否正确将文件上传到hdfs下

实例运行

./bin/hadoop jar ./share/hadoop/mapreduce/hadoop-mapreduce-examples-*.jar grep /user/hadoop/input output 'dfs[a-z.]+'

在hdfs上的output目录下查看运行结果

./bin/hdfs dfs -cat output/*

• 参考资料
  使用Docker搭建Hadoop分布式集群

（四）遇到问题及解决

• 1.安装ssh时显示no more space to left

查看磁盘空间df -f
发现目录满了
进入满目录du -sh 命令查找出空间占用最大的文件
最后发现是yum/package爆满
删除了packages，yum clean packages
然后拉取了3天都失败的tomcat镜像都拉取成功了，眼泪掉下来
但这个问题没有得到很大的改善，原因出在我看网上教程的问题多数为log文件太大，但我不是这个问题，其他文件不知道什么可以删，所以删除后实际上是从100%到86%。

• 2.active endpoint

参考：docker 解决network has active endpoints
问题如图，是在实验一关闭容器的时候发生的

可以使用指令docker network disconnect -f {network} {endpoint-name}解决
network

endpoint-name

最终

docker network disconnect -f javaweb_webnet tomcatc

• 3.无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock-frontend - open (11: 资源暂时不可用)

参考：解决‘E: 无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock-frontend - open (11: 资源暂时不可用) ’ 问题

• 容器闪退问题
  在进行实验1的时候，如果是用dockerfile构造的nginx会闪退，我一开始没有注意容器状态，只是发现容器会发生问题2这样的毛病，但是当我解决后重启容器问题依然存在。后来我发现前面交作业的同学都没有使用dockerfile构建nginx，按照他们的方法问题就解决了。

（五）实验感想

实验时间（报告与实验同步）：实验1：16小时（因为内存不足引发了很多问题，加上最后还无法从window复制文件，在网上找了方法没有解决就干脆换ubuntu从头开始，再加上ubuntu之前没有做过实验要重新配置环境）；实验2:5小时；实验3:7小时
这次实验十分坎坷，在经过10小时centos一步执行10个错之后，我转战了ubuntu，并且每执行到一个关键点就保存一个镜像。大大小小的问题出了很多，一开始面对这么多问题心情很烦躁，

后来已经可以心如止水的百度解决问题了， 感觉这次实验比起实验本身好像更考验我的耐心。再一次次的推翻重做中，感觉对docker操作也更加熟练了，后面遇到的问题前面记录过也可以更快解决。

由于是做过大数据实验的，所以看到hadoop格外亲切，说一下对比用虚拟机直接实现hadoop全分布式实验和使用docker实现的感想。

• 首先是网络配置，直接使用虚拟机配置hadoop全分布式环境需要进行一系列网络配置，这点上docker比较亲切，过程更简易
• 其次是docker不需要克隆虚拟机去实现多节点，如果节点更多的情况下，克隆机的数量肯定会过于臃肿
• 但是docker的镜像拉取的确有点耗时间，特别是有时候会遇到几次都拉取不下来的情况（即使是在有加速器的情况下）。