Ubuntu下配置 keepalived+nginx+tomcat 负载均衡

本文力图阐述在 Ubuntu Server 环境下使用 Keepalived + Nginx + Tomcat 搭建高可用负载均衡环境的操作步骤和简约配置,这里不涉及性能调优。先说一下他们各自扮演的角色:
  • Tomcat - 应用服务器
  • Nginx - 反向代理服务器,作为负载均衡器
  • Keepalived - 用以检测 Nginx 状态,保证高可用
整个环境都在Virtual Box中的虚拟机上完成,以下是要完成此环境需要的软件:
  • Oracle VM Virtual Box 4.3
  • Ubuntu Server 14.04
  • Jdk_1.7.0_60
  • tomcat-7.0.54
  • nginx/1.7,1
  • Keepalived v1.2.7
以下是总体的节点规划,5个节点,IP分配如下:
  • 192.168.1.50 - tomcat 节点,端口 8080
  • 192.168.1.51 - tomcat 节点,端口 8080
  • 192.168.1.52 - tomcat 节点,端口 8080
  • 192.168.1.40 - nginx 节点, 端口 80 ,主节点
  • 192.168.1.41 - nginx 节点, 端口 80 ,备份节点
  • 192.168.1.44 - 虚拟IP

安装 Virtual box 和 Ubuntu Server

分别到 Oracle 官网和 Ubuntu 官网下载相应的版本,安装 Virtual Box, 并新建虚拟机安装 Ubuntu Server。这里Virtual Box 中的网络设置选择“桥接网卡”,启动Ubuntu Server 后, 配置IP地址为 192.168.1.50。
sudo vi /etc/network/interfaces
修改文件内容为:
# This file describes the network interfaces available on your system
# and how to activate them. For more information, see interfaces(5).

# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback

# The primary network interface
auto eth0
#iface eth0 inet dhcp

iface eth0 inet static
address 192.168.1.50
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.1.1
设置DNS
sudo vi /etc/resolvconf/resolv.conf.d/base
nameserver 192.168.1.1
nameserver 8.8.8.8
设置完成后重启生效。

安装 JRE 与 Tomcat

1,先到oracle官网下载 jre, 以下是 oracle java 下载首页:http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html,然后选择相应的版本下载即可。这里选择版本是:server-jre-7u60-linux-x64.tar.gz 2,上传到 用户目录下,解压缩
tar -xvf server-jre-7u60-linux-x64.tar.gz
完成后,同目录下会出现文件夹 jdk1.7.0_60 3,创建 /usr/local/java ,然后将jdk目录拷贝过来
sodu mkdir /usr/local/java
sudo cp -r ./jdk1.7.0_60 /usr/local/java/
4,设置环境变量
sudo vi /etc/profile

# 添加一下内容
# java
export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.7.0_60
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
5,使环境变量生效
source /etc/profile
6,下载 tomcat:http://tomcat.apache.org/download-70.cgi, 选择7.0.54 进行下载,解压缩即可。 7,上传应用 load-balance 到 tomcat 的 webapps 目录下。 load-balance只包含一个jsp页面:index.jsp,内容如下:
<%=request.getLocalAddr() %>
request.getLocalAddr() 获取服务器本机IP地址 8,启动tomcat
apache-tomcat-7.0.54/bin/startup.sh
查看地址 http://192.168.1.50:8080/load-balance/ 页面正常显示,并输出服务器的IP地址。

创建 51,52,40 节点

利用 Virtual Box 的虚拟机复制功能,将192.168.1.50节点复制三个,然后利用刚刚上面的办法将Ip地址分别修改为 192.168.1.51,192.168.1.51,192.168.1.40。 192.168.1.40 节点留作 nginx 节点。

安装 Nginx 并配置负载均衡

1,在节点 192.168.1.40 上执行安装 nginx,操作如下:
sudo apt-add-repository ppa:nginx/development
sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx
nginx启动命令为 sudo /etc/init.d/nginx start   或者 service nginx start 多说几句,以下是对 nginx 的几个参数的说明
  • start - 启动
  • stop - 停止
  • restart - 重启动
  • reload - 热加载配置文件
  • status - 查看状态
直接访问 http://192.168.1.40 看看 nginx 是否安装成功 2,配置Nginx 负载均衡 通过命令 sudo vi /etc/nginx/nginx.conf 编辑 nginx 配置文件,在 http 节点中添加如下信息
upstream myserver {
  server 192.168.1.50:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
  server 192.168.1.51:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
  server 192.168.1.52:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
}

server
{
    listen 80;
    server_name 192.168.1.40;
    index index.htm index.html;
    root /etc/wwwroot;

        location / {
                proxy_pass http://myserver;
                proxy_next_upstream http_500 http_502 http_503 error timeout invalid_header;
                include /etc/nginx/proxy_params;
        }
}
upstream 节点配置负载均衡,后面的myserver 必须与 server 节点中 location 姐弟啊你的 proxy_pass http://myserver保持一致。 负载均衡默认采用轮询算法,根据权重将请求分发到不同的后台tomcat节点上。当然也可以设置其他的分发算法,比如ip_hash等。 weight 表示的分发的权重。 server 节点定义服务器信息,server_name 节点为本机的IP地址。 修改完配置后,使用如下命令是配置生效
sudo service nginx reload
3,验证 使用URL: http://192.168.1.40/load-balance 来验证请求是否分发到tomcat节点上,如果配置成功,不停的刷新页面,会发现页面的内容为3个tomcat节点的IP地址交替出现。 停止一个tomcat 节点后,会发现请求不再向此节点转发。重启tomcat节点后,又自动加入负载均衡队伍中。

使用 Keepalived 保证高可用性

nginx 负载均衡虽然提高了性能,但是一个 nginx 节点会成为很容易成带来一个问题,那就是“单点故障”。万一机器挂掉怎么办?如何平滑切换到备份机? keepalived 可以在主 nginx 节点挂掉时,能自动帮助我们切换到备份节点。这里主要用到一个虚拟IP,即主 nginx 节点和备份 nginx 节点都使用同一个虚拟IP 192.168.1.44,访问的时候,我们通过虚拟IP来访问应用,具体步骤请继续往下(以下操作都在 192.168.1.40 节点上进行, 等配置完成后,直接克隆出 192.168.1.41 节点,只需要修改 IP地址和keepalived 的配置文件)。 1,增加虚拟IP
sudo ifconfig  eth0:0 192.168.1.44 netmask 255.255.255.0
通过 ifconfig 或者 ip a 或者 ip address show eth0 便可以看出此时机器已经有两个IP,如下
adam@vm1:~$ ip a show eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 08:00:27:b9:3c:f7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.40/24 brd 192.168.1.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.1.44/32 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::a00:27ff:feb9:3cf7/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2,安装 keepalived
sudo apt-get install keepalived
安装完成 keepalived后,需要手动增加配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf,如下:
vrrp_script chk_nginx {
	script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
	interval 2
	weight 2
}

global_defs {
	notification_email {
		
	}
}
vrrp_instance VI_1 {
	state MASTER
	interface eth0
	virtual_router_id 51 
	mcast_src_ip 192.168.1.40
	priority 20
	advert_int 1
	
	authentication {
		auth_type PASS
		auth_pass 123456
	}
	track_script {
		chk_nginx
	}
	virtual_ipaddress {
		192.168.1.44
	}
}
这里说一下 keepalived 配置在两台 nginx节点上的区别:
  • state 不同,MASTER 和 BACKUP
  • priority 不同,MASTER 要高于 BACKUP
  • mcast_src_ip  各自nginx服务器的实际IP
除了以上配置外,两台 Nginx 节点上的 keepalived.conf 内容完全相同。 还有  /etc/keepalived/check_nginx.sh 是一个脚本,用来检查 nginx 的状态,大意为如果nginx 进程不存在,则启动 nginx, 如果启动不成功,则关闭keepalived。内容如下
#!/bin/bash  
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`  
if [ $A -eq 0 ];then  
 /etc/init.d/nginx start  
sleep 3  
if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l`-eq 0 ];then  
 /etc/init.d/keepalived stop
fi  
fi
使配置生效
sudo service keepalived reload
3,修改 nginx 的配置, 将 server_name 的值由本机IP(192.168.1.40),修改为 虚拟IP地址(192.168.1.44),然后使配置生效。
sudo service nginx reload

4,验证,http://192.168.1.44/load-balance 看是否能负载分发到不同的tomcat节点。 

5,从 Virtual Box 中 复制 192.168.1.40 虚拟机 到 192.168.1.41,然后修改 IP地址为 192.168.1.41,再修改 keepalived 配置文件, state 为 BACKUP, mcast_src_ip 为 192.168.1.40,priority 为一个小点值。然后使配置生效。 

6,先验证 http://192.168.1.44/load-balance 看是否能访问,成功后, shutdown 掉节点 192.168.1.40,再访问 http://192.168.1.44/load-balance , 看是否能正常访问,如果能正常访问,则成功了。 注: 若修改IP后,不能正常访问,重启服务器试试。

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