揭秘企业级web负载均衡完美架构

 【51CTO.com独家特稿】相信很多朋友对企业级的负载均衡高可用实例非常感兴趣，此篇文章根据成熟的线上环境而写，旨在帮助大家迅速架构一个企业级的负载均衡高可用的web环境。

此系统架构仅映射内网VIP的80及443端口于外网的Juniper防火墙下，其它端口均关闭，内网所有机器均关闭iptables及ipfw防火墙；外网DNS指向即通过Juniper映射出来的外网地址，而此映射的地址对映的其实是内网VIP地址。这里说下端口的问题，有的朋友可能会很疑惑，这样映射端口行不？通过项目实践得知，这样完全是可行的，php-cgi需要的9000端口及MySQL的3306端口均可走内网，完全不影响业务系统的运行。

另外，我维护的电子商务网站并发大约在1000左右，此时,Nginx+Apache集群运行得非常稳定，尤其是apache，并没有想象中那般弱；其实，在内存足够(>=8G)的情况，测试时不连数据库的话，单台apache+php5能顶得住6000并发，而且相当稳定。在网站升级架构方面，我不赞成全面淘汰生级，锦上添花式的升级会更好。

第一部分：Nginx+Keepalived的说明及环境说明

喜欢看我博客或文章的朋友都知道，我一直主力推崇Nginx+Keepalived作web的负载均衡高可用架构，并积极将其用于项目方案中；Nginx负载均衡作服务器遇到的故障一般有①服务器网线松动等网络故障；②服务器硬件故障从而crash；③nginx服务死掉；遇到前二者情况，keeaplived是能起到HA的作用的；然而遇到③种情况就没有办法了，但可以通过shell监控解决这问题，从而实现真正意义上的负载均衡高可用。此篇的最新更新时间为2010年6月25号，下面将其安装步骤详细说明下：

环境：

centos5.3(64位)、nginx-0.7.51、keepalived-1.1.15
主nginx负载均衡器：192.168.0.154
辅nginx负载均衡器：192.168.9.155
vip：192.168.0.188

 

第二部分：分别安装Nginx负载均衡器及相关配置脚本

先安装Nginx负载均衡器，nginx负载的配置就用一般的模板来配置了

#添加运行nginx的用户和组www
groupadd www
useradd -g www www
wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-7.8.tar.gz
tar zxvf pcre-7.8.tar.gz
cd pcre-7.8/
./configure
make && make install
wget http://sysoev.ru/nginx/nginx-0.7.51.tar.gz
tar zxvf nginx-0.7.51.tar.gz
cd nginx-0.7.51/
./configure --user=www --group=www --prefix=/usr/local/webserver/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module
make && make install

配置nginx负载均衡器的配置文件vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf,此篇文章仅仅只是我的某项目的配置文档，纯80转发；如果对nginx配置有https要求的可参考张宴的相关文章。

user www www;
worker_processes 8;

pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 65535;

events
{
use epoll;
worker_connections 65535;
}
http{
include       mime.types;
default_type application/octet-stream;
server_names_hash_bucket_size 128;
client_header_buffer_size 32k;
large_client_header_buffers 4 32k;
client_max_body_size 8m;
sendfile on;
tcp_nopush     on;
keepalive_timeout 60;
tcp_nodelay on;
fastcgi_connect_timeout 300;
fastcgi_send_timeout 300;
fastcgi_read_timeout 300;
fastcgi_buffer_size 64k;
fastcgi_buffers 4 64k;
fastcgi_busy_buffers_size 128k;
fastcgi_temp_file_write_size 128k;
gzip on;
gzip_min_length 1k;
gzip_buffers     4 16k;
gzip_http_version 1.0;
gzip_comp_level 2;
gzip_types       text/plain application/x-javascript text/css application/xml;
gzip_vary on;

upstream backend
{
server 192.168.1.102:80;
server 192.168.1.103:80;
server 192.168.1.105:80;
}
server {
listen 80;
server_name www.yuhongchun027.com;
location / {
root /var/www ;
index index.jsp index.htm index.html;
proxy_redirect off;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_pass http://backend;
}

location /nginx {
access_log on;
auth_basic "NginxStatus";
auth_basic_user_file /usr/local/nginx/htpasswd;
}

log_format access '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';
access_log /var/log/access.log access;

}
}

小节：

第一部分和第二部分讲的是如何通过安装Nginx来达到负载均衡后端web集群的过程，Nginx能实现自动切换后端有故障的web服务器；但Nginx负载均衡器出了问题怎么办呢，它们之间是如何实现无故障转移的呢？

第三部分：安装Keepalived，让其分别作web及Nginx的HA

安装keepalived，并将其做成服务模式，方便以后调试。

wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.1.15.tar.gz
#tar zxvf keepalived-1.1.15.tar.gz
#cd keepalived-1.1.15
#./configure --prefix=/usr/local/keepalived
#make
#make install
#cp /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /usr/sbin/
#cp /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
#cp /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/
#mkdir /etc/keepalived
#cd /etc/keepalived/

vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
   [email protected]
        }
   notification_email_from [email protected]
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    mcast_src_ip 192.168.0.154    <==主nginx的IP地址
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass chtopnet
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.0.188                      <==vip地址
    }
}
#service keepalived start

我们来看一下日志：

[root@ltos ~]# tail /var/log/messages
Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering new address record for 192.168.0.188 on eth0.
Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering new address record for 192.168.0.154 on eth0.
Oct 6 03:25:03 ltos avahi-daemon[2306]: Registering HINFO record with values 'I686'/'LINUX'.
Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Withdrawing address record for fe80::20c:29ff:feb9:eeab on eth0.
Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Withdrawing address record for 192.168.0.154 on eth0.
Oct 6 03:25:23 ltos avahi-daemon[2306]: Host name conflict, retrying with <ltos-31>

很显然vrrp已经启动，我们还可以通过命令来检查

[root@ltos html]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:ba:9b:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.154/24 brd 192.168.0.255 scope global eth0
    inet 192.168.0.188/32 scope global eth0
    inet6 fe80::20c:29ff:feba:9be7/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: sit0: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop
    link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0

说明vip已经启动，这样主服务器就配置好了，辅机的配置大致一样，除了配置文件有少部分的变化，下面贴出辅机的配置文件：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   notification_email {
   [email protected]
        }
   notification_email_from [email protected]
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    mcast_src_ip 192.168.0.155              <==辅nginx的IP的地址
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass chtopnet
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.0.188
    }
}

 

第四部分：针对Keepalived的不足，用Nginx_pid.sh来监控nginx进程，实现真正意义上的负载均衡高可用。

针对Nginx+Keepalived，编写nginx监控脚本nginx_pid.sh，此脚本思路其实也很简单，即放置在后台一直监控nginx进程；如进程消失，尝试重启nginx，如是失败则立即停掉本机的keepalived服务，让另一台负载均衡器接手，此脚本直接从生产环境下载：

vim /root/nginx_pid.sh
#!/bin/bash
while  :
do
 nginxpid=`ps -C nginx --no-header | wc -l`
 if [ $nginxpid -eq 0 ];then
  /usr/local/nginx/sbin/nginx
  sleep 5
nginxpid=`ps -C nginx --no-header | wc -l`
   if [ $nginxpid -eq 0 ];then
   /etc/init.d/keepalived stop
   fi
 fi
 sleep 5
done

然后置于后台运行 sh /root/nginx_pid.sh &，这种写法是错误的，这样你用root用户logout后，此进程会消失；正确写法为nohup/bin/bash /root/nginx_pid.sh &,附带下注释:如果你正在运行一个进程，而且你觉得在退出帐户时该进程还不会结束，那么可以使用nohup命令。该命令可以在你退出root帐户之后继续运行相应的进程。nohup就是不挂起的意思( no hang up)，哈哈，差点老马失蹄了。

后记：

我的线上环境网络非常复杂，这也是LVS+Keepalived失败的原因。目前此套架构在1000并发的电子商务网站非常稳定，带来的直接影响就是nginx_backup一直处于闲置状态。相对于张宴的双机轮询而言，我感觉他的可能更加完美，因为目前我的Nginx仅仅只做了负载均衡器，如果以后有机会我会尝试做负载均衡器/反向代理加速。