Nginx反向代理实现负载均衡+Keepalive实现高可用

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实现负载均衡

实现高可用

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实现负载均衡

Nginx的几种负载均衡算法：

• 1.轮询（默认） 每个请求按照时间顺序逐一分配到下游的服务节点，如果其中某一节点故障，nginx 会自动剔除故障系统使用户使用不受影响。

• 2.权重（weight） 在配置文件中对下游的服务节点指定权重值 weight, weight 值越大则被分配的评率越高，一般这种负载均衡，用于节点的配置情况不一样，有的可能配置高，有的配置低。

• 3.ip_hash 对每个请求，针对 ip 进行 hash， 然后分配到后台节点，这样一来，同一 ip 会被固定分配到下游固定服务上。它能够暂时的解决集群环境中容器之间 session 共享的问题(因为session每次只能和一个人，一对一的记录，但是如果现在需要负载均衡就出现了一种一对多的情况，可以使用ip_hash实现一对一)，但是不是解决的根本之道，只是权宜之策，我们试想，如果访问的好好的，家里的路由器被重启了，或者运营商分配给你的 ip 地址改变了，那么你再次访问的时候，新的 ip 就可能被分配到新的服务上，之前的 session 也就失效了。

• 4.least_conn (最少连接调度算法) 最少连接调度算法，对下游服务中连接情况，优先选择连接数最少的服务分配。

• 5.least_time (最小响应时间) 最小响应时间, 计算节点平均响应时间，然后取响应最快的那个，分配更高权重。

（1）首先我们一共需要三个主机

后端的两个主机用于apache服务：

window10：192.168.159.165

kail：192.168.159.151

负载均衡设备nginx：

centos1：192.168.159.200

（2）配置window10

开启apache服务

新建一个网页并且编辑内容：

新建的网页：www/index.html
内容：
Hello My Ip add 192.168.159.165

访问结果

（2）配置kail

开启apache服务

新建一个网页并且编辑内容：

网页地址：/var/html/index.html
网页内容：
Hello My Ip add 192.168.159.165

访问结果

（3）nginx设备配置

进入 /etc/nginx/nginx.conf

vim /etc/nginx/nginx.conf

配置负载均衡：

upstream nginx_boot{
# 30s内检查心跳发送两次包，未回复就代表该机器宕机，请求分发权重比为1:2   
server 192.168.159.151 weight=100 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.159.165 weight=100 max_fails=2 fail_timeout=30s;
# 这里的IP请配置成你WEB服务所在的机器IP
}
server {
        location / {
                root   html;        # 配置一下index的地址，最后加上index.ftl。        
                index  index.html index.htm index.jsp index.ftl;
                proxy_set_header Host $host;
                proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
                proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        # 请求交给名为nginx_boot的upstream上        
                proxy_pass http://nginx_boot;

}
        location ~ .*.(gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){
        root   /usr/local/nginx/html/static;
        expires 7d;}
}

现在可以尝试访问：

第一次：

第二次：

不断地尝试可以发现：始终是访问一次165然后再一次151，成功的实现了负载均衡！！！，并且权重和我们设置的也是一样的，当然也可以手动的修改权重

也可以将负载均衡的方式修改为轮询或者上面介绍的其他方式。

实现高可用

线上如果采用单个节点的方式部署Nginx，难免会出现天灾人祸，比如系统异常、程序宕机、服务器断电、机房爆炸、地球毁灭….哈哈哈，夸张了。但实际生产环境中确实存在隐患问题，由于Nginx作为整个系统的网关层接入外部流量，所以一旦Nginx宕机，最终就会导致整个系统不可用，这无疑对于用户的体验感是极差的，因此也得保障Nginx高可用的特性。

接下来则会通过keepalived的VIP机制，实现Nginx的高可用。 VIP并不是只会员的意思，而是指Virtual IP，即虚拟IP。

keepalived在之前单体架构开发时，是一个用的较为频繁的高可用技术，比如MySQL、Redis、MQ、Proxy、Tomcat等各处都会通过keepalived提供的VIP机制，实现单节点应用的高可用。

上面那个实验完成了，但是现在实现了负载均衡但是并没有实现高可用问题

需要实现高可用，那就需要增加一台nginx服务器

这里使用192.168.159.201当做另外一台nginx服务器

实现原理：（类似于VRRP）

1. 需要在200和201这两台设备上都安装keepalive+nginx的环境

2. keepLive虚拟出一个VIP

3. 浏览器通过访问这个VIP来实现高可用

这里以192.168.159.200这台设备为了，下面是具体的过程：

（1）首先配置keepalive

//获取软件包
wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.4.tar.gz
//解压
tar -zxvf keepalived-2.2.4.tar.gz
//进入该目录中后进行预编译
./configure
//编译
make/make install

（2）添加配置文件

vi keepalived.conf

bal_defs {  
    # 自带的邮件提醒服务，建议用独立的监控或第三方SMTP，也可选择配置邮件发送。
    notification_email {  
        root@localhost  
    }  
    notification_email_from root@localhost  
    smtp_server localhost  
    smtp_connect_timeout 30  
    # 高可用集群主机身份标识(集群中主机身份标识名称不能重复，建议配置成本机IP)  
 router_id 192.168.159.200
}  
  
# 定时运行的脚本文件配置  
vrrp_script check_nginx_pid_restart {  
    # 之前编写的nginx重启脚本的所在位置  
    script "/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh"   
    # 每间隔3秒执行一次  
    interval 3  
    # 如果脚本中的条件成立，重启一次则权重-20  
    weight -20  
}  
  
# 定义虚拟路由，VI_1为虚拟路由的标示符（可自定义名称）  
vrrp_instance VI_1 {  
    # 当前节点的身份标识：用来决定主从（MASTER为主机，BACKUP为从机）  
 state MASTER  
    # 绑定虚拟IP的网络接口，根据自己的机器的网卡配置  
 interface ens33   
    # 虚拟路由的ID号，主从两个节点设置必须一样  
 virtual_router_id 250 
    # 填写本机IP  
 mcast_src_ip 192.168.159.200  
    # 节点权重优先级，主节点要比从节点优先级高  
 priority 100  
    # 优先级高的设置nopreempt，解决异常恢复后再次抢占造成的脑裂问题  
 nopreempt  
    # 组播信息发送间隔，两个节点设置必须一样，默认1s（类似于心跳检测）  
 advert_int 1  
    authentication {  
        auth_type PASS  
        auth_pass 1111  
    }  
    # 将track_script块加入instance配置块  
    track_script {  
        # 执行Nginx监控的脚本  
  check_nginx_pid_restart  
    }  
  
    virtual_ipaddress {  
        # 虚拟IP(VIP)，也可扩展，可配置多个。
  192.168.159.250  
    }  
}

（7）编写脚本

vim check_nginx_pid_restart.sh

//脚本内容：
#!/bin/sh  
# 通过ps指令查询后台的nginx进程数，并将其保存在变量nginx_number中  
nginx_number=`ps -C nginx --no-header | wc -l`  
# 判断后台是否还有Nginx进程在运行  
if [ $nginx_number -eq 0 ];then  
    # 如果后台查询不到`Nginx`进程存在，则执行重启指令  
    /soft/nginx/sbin/nginx -c /soft/nginx/conf/nginx.conf  
    # 重启后等待1s后，再次查询后台进程数  
    sleep 1  
    # 如果重启后依旧无法查询到nginx进程  
    if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ];then  
        # 将keepalived主机下线，将虚拟IP漂移给从机，从机上线接管Nginx服务  
        systemctl stop keepalived.service  
    fi  
fi

（8）为该脚本授权

chmod +x check_nginx_pid_restart.sh

（9）将一些文件拷贝到/etc下

mkdir /etc/keepalived
cp keepalived.conf /etc/keepalived/
cd /root/keepalived/keepalived/etc/init.d
cp keepalived /etc/init.d/
cd ../sysconfig
cp keepalived /etc/sysconfig/

（10）修改配置文件

vim /etc/keepalived/keeplive.conf
//修改后：
bal_defs {  
    # 自带的邮件提醒服务，建议用独立的监控或第三方SMTP，也可选择配置邮件发送。
    notification_email {  
        root@localhost  
    }  
    notification_email_from root@localhost  
    smtp_server localhost  
    smtp_connect_timeout 30  
    # 高可用集群主机身份标识(集群中主机身份标识名称不能重复，建议配置成本机IP)  
 router_id 192.168.159.200
}  
  
# 定时运行的脚本文件配置  
vrrp_script check_nginx_pid_restart {  
    # 之前编写的nginx重启脚本的所在位置  
    script "/root//keepalived/keepalived/etc/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh"   
    # 每间隔3秒执行一次  
    interval 3  
    # 如果脚本中的条件成立，重启一次则权重-20  
    weight -20  
}  
  
# 定义虚拟路由，VI_1为虚拟路由的标示符（可自定义名称）  
vrrp_instance VI_1 {  
    # 当前节点的身份标识：用来决定主从（MASTER为主机，BACKUP为从机）  
 state MASTER  
    # 绑定虚拟IP的网络接口，根据自己的机器的网卡配置  
 interface ens33   
    # 虚拟路由的ID号，主从两个节点设置必须一样  
 virtual_router_id 250 
    # 填写本机IP  
 mcast_src_ip 192.168.159.200  
    # 节点权重优先级，主节点要比从节点优先级高  
 priority 100  
    # 优先级高的设置nopreempt，解决异常恢复后再次抢占造成的脑裂问题  
 nopreempt  
    # 组播信息发送间隔，两个节点设置必须一样，默认1s（类似于心跳检测）  
 advert_int 1  
    authentication {  
        auth_type PASS  
        auth_pass 1111  
    }  
    # 将track_script块加入instance配置块  
    track_script {  
        # 执行Nginx监控的脚本  
  check_nginx_pid_restart  
    }  
  
    virtual_ipaddress {  
        # 虚拟IP(VIP)，也可扩展，可配置多个。
  192.168.159.250  
    }  
}

（11）设置开机自启

[root@centos111 keepalived]# chkconfig keepalived on
[root@centos111 keepalived]# systemctl daemon-reload
[root@centos111 keepalived]# systemctl start keepalived.service 
[root@centos111 keepalived]# systemctl enable keepalived.service 

 

（12）备服务器配置（201）--大致流程与200相同

这里就不详细演示了

注：从上图中可以明显看见虚拟IP已经成功挂载，但另外一台机器192.168.159.250并不会挂载这个虚拟IP，只有当主机下线后，作为从机的192.168.159.201才会上线，接替VIP。

（13）测试

使用kail (192.168.159.151) ping 虚拟ip（192.168.159.250）、

可以看到成功的ping通了

现在尝试关闭192.168.159.200服务器

nmcli con down ens33

然后再打开该服务器

nmcli con up ens33

查看192.168.159.201服务器

可以发现192.168.159.250这个虚拟ip已经转到备服务器（192.168.159.201）这里了！

到此Nginx的负载均衡和高可用实验都全部完成！！