Nginx+PHP+MySQL双机互备、全自动切换方案

  [文章作者：张宴 本文版本：v1.0 最后修改：2008.11.19 转载请注明原文链接：http://blog.s135.com/post/379/]

　　在生产应用中，某台“Nginx+PHP+MySQL”接口数据服务器，扮演的角色十分重要，如果服务器硬件或Nginx、MySQL发生故障，而短时间内无法恢复，后果将非常严重。为了避免单点故障，我设计了此套方案，编写了failover.sh脚本，实现了双机互备、全自动切换，故障转移时间只需几十秒。

　　一、双机互备、全自动切换方案：
　　1、拓扑图：
　　

　　2、解释：
　　(1)、假设外网域名blog.s135.com解析到外网虚拟IP 72.249.146.214上，内网hosts设置db10对应内网虚拟IP 192.168.146.214

　　(2)、默认情况下，由主机绑定内、外网虚拟IP，备机作为备份，当主机的MySQL、Nginx或服务器出现故障无法访问时，备机会自动接管内、外网虚拟IP。两台服务器都启动负责监控、自动切换虚拟IP的守护进程/usr/bin/nohup /bin/sh /usr/local/webserver/failover/failover.sh 2>&1 > /dev/null &

　　(3)、主机和备机上的MySQL服务器互为主从，互相同步。在主机处于活动状态（即由主机绑定虚拟IP）时，读写主机的MySQL，写到主机的数据会同步到备机；在备机处于活动状态时，读写备机的MySQL，写到备机的数据会同步到主机（如果主机上的MySQL死掉暂时无法同步，主机上的MySQL恢复后，数据会自动从备机上同步过来，反之亦然）。

　　(4)、主机处于活动状态时，每20秒会把/data0/htdocs/（网页、程序、图片存放目录）、/usr/local/webserver/php/etc/（php.ini等配置文件目录）、/usr/local/webserver/nginx/conf/（Nginx配置文件目录）三个目录下的文件通过rsync推送到备机服务器上的对应目录（增量推送，两台服务器上一样的文件不会重复推送），反之如果备机处于活动状态时，每20秒会尝试把文件推送到主机。rsync的配置文件见两台服务器的/etc/rsyncd.conf，rsync守护进程的启动命令为rsync --daemon

　　3、自动切换流程
　　(1)、主机默认绑定内、外网虚拟IP，当主机的MySQL、Nginx无法访问或服务器宕机，主机上的failover.sh守护进程会自动摘除自己绑定的内、外网虚拟IP（如果主机上的failover.sh死掉，无法摘除自己绑定的虚拟IP也没关系），备机上的failover.sh守护进程会自动接管备机原来绑定的内、外网虚拟IP，并发送ARPing包给内、外网网关更新MAC，强行接管。

　　(2)、备机绑定虚拟IP后，会发送ARPing包给内、外网网关，通知网关更新虚拟IP的MAC地址为备机的MAC地址，从而保证了切换后能够通过虚拟IP及时访问到备机。

　　(3)、如果主机的MySQL、Nginx启动起来，全部恢复正常访问，主机上的failover.sh守护进程会检测主机上的MySQL数据是否已经完全从备机上同步过来。如果同步延迟时间为0，主机会自动接管内、外网虚拟IP，并发送ARPing包给内、外网网关，而备机也会自动摘除内、外网虚拟IP。

　　(4)、整个切换流程均由failover.sh自动完成，无需人工处理。 

　　4、注意事项（很重要）：
　　(1)、crontab里的文件没有做自动同步，如果修改，需要手工在两台服务器上都做修改。

　　(2)、/data0/htdocs/目录内任何用ln -s建立的软连接，rsync不会自动同步，如果在一台服务器上建了软连接，需要手工在另外一台服务器上也建相同的软连接。

　　(3)、如果要删除/data0/htdocs/目录内的某些文件或目录，需要先删除处于活动状态（即绑定了虚拟IP）服务器上的文件或目录，再删除处于备用状态服务器上的文件或目录。

　　(4)、除了/data0/htdocs/（网页、程序、图片存放目录）、/usr/local/webserver/php/etc/（php.ini等配置文件目录）、/usr/local/webserver/nginx/conf/（Nginx配置文件目录）三个目录之外的其他配置修改，需要在两台服务器上都做修改。

　　二、配置文档与脚本：
　　1、主机、备机两台服务器的rsync配置（配置相同）
　　(1)、rsync配置文件

vi /etc/rsyncd.conf

　　输入一些内容并保存：

引用

uid = root
gid = root
use chroot = no
max connections = 20
pid file = /var/run/rsyncd.pid
lock file = /var/run/rsync.lock
log file = /var/log/rsyncd.log

[data0_htdocs]
path = /data0/htdocs/
ignore errors
read only = no
hosts allow = 192.168.146.0/24
hosts deny = 0.0.0.0/32

[php_etc]
path = /usr/local/webserver/php/etc/
ignore errors
read only = no
hosts allow = 192.168.146.0/24
hosts deny = 0.0.0.0/32

[nginx_conf]
path = /usr/local/webserver/nginx/conf/
ignore errors
read only = no
hosts allow = 192.168.146.0/24
hosts deny = 0.0.0.0/32

　　(2)、启动rsync守护进程

/usr/bin/rsync --daemon

　　2、两台MySQL互为主从的配置
　　这里就不详细写出互为主从的配置过程了，如果不懂的朋友可以在Google上搜一下。有一点需要指出，my.cnf配置文件中请加上skip-name-resolve参数，使用IP来进行MySQL帐号验证。

　　3、主机、备机两台服务器负载监控、虚拟IP自动切换的failover.sh守护进程
　　(1)、启动failover.sh守护进程（为了开机能够自动运行，请将以下语句添加到/etc/rc.local文件中）：

/usr/bin/nohup /bin/sh /usr/local/webserver/failover/failover.sh 2>&1 > /dev/null &

　　(2)、停止failover.sh守护进程：

ps -ef | grep failover.sh

　　会显示以下信息：
　　root     15428     1  0 Nov17 ?        00:00:03 /bin/sh /usr/local/webserver/failover/failover.sh
root     20123  6878  0 16:16 pts/2    00:00:00 grep failover.sh
　　然后杀死failover.sh的进程：

kill -9 15428

　　(3)、failover.sh代码内容（请注意其中的type设置，主机设为master，备机设为slave）：

#!/bin/sh
LANG=C
date=$(date -d "today" +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")

#---------------配置信息(开始)---------------
#类型：主机设为master，备机设为slave
type="master"

#主机、备机切换日志路径
logfile="/var/log/failover.log"

#MySQL可执行文件地址，例如/usr/local/mysql/bin/mysql；MySQL用户名；密码；端口
mysql_bin="/usr/local/webserver/mysql/bin/mysql"
mysql_username="root"
mysql_password="123456"
mysql_port="3306"

#内网网关
gateway_eth0="192.168.146.1"

#主机内网真实IP
rip_eth0_master="192.168.146.213"

#备机内网真实IP
rip_eth0_slave="192.168.146.215"

#主机、备机内网共用的虚拟IP
vip_eth0_share="192.168.113.214"


#外网网关
gateway_eth1="72.249.146.193"

#主机外网真实IP
rip_eth1_master="72.249.146.213"

#备机外网真实IP
rip_eth1_slave="72.249.146.215"

#主机、备机外网共用的虚拟IP
vip_eth1_share="72.249.146.214"
#---------------配置信息(结束)---------------

#绑定内、外网虚拟IP
function_bind_vip()
{
    /sbin/ifconfig eth0:vip ${vip_eth0_share} broadcast ${vip_eth0_share} netmask 255.255.255.255 up
    /sbin/route add -host ${vip_eth0_share} dev eth0:vip
    /sbin/ifconfig eth1:vip ${vip_eth1_share} broadcast ${vip_eth1_share} netmask 255.255.255.255 up
    /sbin/route add -host ${vip_eth1_share} dev eth1:vip
    /usr/local/webserver/php/sbin/php-fpm reload
    kill -USR1 `cat /usr/local/webserver/nginx/logs/nginx.pid`
    /sbin/service crond start
}

#解除内、外网虚拟IP
function_remove_vip()
{
    /sbin/ifconfig eth0:vip ${vip_eth0_share} broadcast ${vip_eth0_share} netmask 255.255.255.255 down
    /sbin/ifconfig eth1:vip ${vip_eth1_share} broadcast ${vip_eth1_share} netmask 255.255.255.255 down
    /sbin/service crond stop
}

#主机向备机推送文件的函数
function_rsync_master_to_slave()
{
    /usr/bin/rsync -zrtuog /data0/htdocs/ ${rip_eth0_slave}::data0_htdocs/ > /dev/null 2>&1
    /usr/bin/rsync -zrtuog /usr/local/webserver/php/etc/ ${rip_eth0_slave}::php_etc/ > /dev/null 2>&1
    /usr/bin/rsync -zrtuog /usr/local/webserver/nginx/conf/ ${rip_eth0_slave}::nginx_conf/ > /dev/null 2>&1
}

#备机向主机推送文件的函数
function_rsync_slave_to_master()
{
    /usr/bin/rsync -zrtuog /data0/htdocs/ ${rip_eth0_master}::data0_htdocs/ > /dev/null 2>&1
    /usr/bin/rsync -zrtuog /usr/local/webserver/php/etc/ ${rip_eth0_master}::php_etc/ > /dev/null 2>&1
    /usr/bin/rsync -zrtuog /usr/local/webserver/nginx/conf/ ${rip_eth0_master}::nginx_conf/ > /dev/null 2>&1
}

#虚拟IP ARPing
function_vip_arping()
{
  /sbin/arping -I eth0 -c 3 -s ${vip_eth0_share} ${gateway_eth0} > /dev/null 2>&1
  /sbin/arping -I eth1 -c 3 -s ${vip_eth1_share} ${gateway_eth1} > /dev/null 2>&1  
}

while true
do
    #用HTTP协议检查虚拟IP
    if (curl -m 30 -G http://${vip_eth1_share}/ > /dev/null 2>&1) && (${mysql_bin} -u"${mysql_username}" -p"${mysql_password}" -P"${mysql_port}" -h"${vip_eth0_share}" -e"show slave status\G" > /dev/null 2>&1)
    then
    #取得与内网VIP绑定的服务器内网IP
    eth0_active_server=$(${mysql_bin} -u"${mysql_username}" -p"${mysql_password}" -P"${mysql_port}" -h"${vip_eth0_share}" -e"show slave status\G" | grep "Master_Host" | awk -F ': ' '{printf $2}')
    
    #如果内网VIP=主机内网IP（主机MySQL中的Master_Host显示的是备机的域名或IP），且本机为主机
    if [ "${eth0_active_server}" = "${rip_eth0_slave}" ] && [ "${type}" = "master" ]
    then
      function_rsync_master_to_slave
      function_vip_arping    
    #如果内网VIP=备机内网IP（备机MySQL中的Master_Host显示的是主机的域名或IP）
    elif [ "${eth0_active_server}" = "${rip_eth0_master}" ]
    then
      if (curl -m 30 -G http://${rip_eth1_master}/ > /dev/null 2>&1) && (${mysql_bin} -u"${mysql_username}" -p"${mysql_password}" -P"${mysql_port}" -h"${rip_eth0_master}" -e"show slave status\G" | grep "Seconds_Behind_Master: 0" > /dev/null 2>&1)
      then
        #如果主机能够访问，数据库同步无延迟，且本机就是主机，那么由本机绑定虚拟IP
        if [ "${type}" = "master" ]
        then
          #如果本机为主机
       function_bind_vip
          function_vip_arping
          echo "${date} 主机已绑定虚拟IP!(Type:1)" >> ${logfile}
        else
          #如果本机为备机
       function_remove_vip
          echo "${date} 备机已去除虚拟IP!(Type:2)" >> ${logfile}
        fi
      else
        if [ "${type}" = "slave" ]
        then
          #如果本机为备机
       function_rsync_slave_to_master        
          function_vip_arping
        fi      
      fi
    fi
    else
        #虚拟IP无法访问时，判断主机能否访问
        if (curl -m 30 -G http://${rip_eth1_master}/ > /dev/null 2>&1) && (${mysql_bin} -u"${mysql_username}" -p"${mysql_password}" -P"${mysql_port}" -h"${rip_eth0_master}" -e"show slave status\G" > /dev/null 2>&1)
        then
            #如果主机能够访问，且本机就是主机，那么由本机绑定虚拟IP
            if [ "${type}" = "master" ]
            then
                function_bind_vip
                function_vip_arping
                echo "${date} 主机已绑定虚拟IP!(Type:3)" >> ${logfile}
            else
                function_remove_vip
                echo "${date} 备机已去除虚拟IP!(Type:4)" >> ${logfile}
            fi
    elif (curl -m 30 -G http://${rip_eth1_slave}/ > /dev/null 2>&1) && (${mysql_bin} -u"${mysql_username}" -p"${mysql_password}" -P"${mysql_port}" -h"${rip_eth0_slave}" -e"show slave status\G" > /dev/null 2>&1)
        then
            #如果主机不能访问而备机能够访问，且本机就是备机，那么由备机绑定虚拟IP
            if [ "${type}" = "slave" ]
            then
                function_bind_vip
                function_vip_arping
                echo "${date} 备机已绑定虚拟IP!(Type:5)" >> ${logfile}
            else
                function_remove_vip
                echo "${date} 主机已去除虚拟IP!(Type:6)" >> ${logfile}
            fi
        else
            echo "${date} 主机、备机全部无法访问!(Type:7)" >> ${logfile}
        fi
    fi
    #每次循环暂停20秒(即间隔20秒检测一次)
    sleep 20
done