nginx集群架构

Linux集群从功能分类

1. 高可用集群，高可用集群通常为俩台服务器，一台工作，另一台冗余，当提供服务器的服务器宕机时候，冗余服务器将接替宕机的服务器继续提供服务。实现高可用的集群开源软件有Heatbeat和Keepalived。
2. 负载均衡集群，需要有一台服务器作为分发器，它负载把用户的请求分发给后端的服务器处理，在负载均衡集群中，除分发器外，就是给用户提供服务的服务器了，这些服务器的数量至少是俩台。实现负载均衡的开源软件有很多，如：LVS，keepalived，Haproxy，Nginx，商业版有F5和Netscaler,商业版的优势在于并发量高，拥有很好的稳定性。

Keepalived的VRRP协议

　　Keepalived是通过VRRP协议来实现高可用的，VRRP协议会将多台功能相同的路由器组成一个组，这个组里有一个master角色和N(N>1)个backup角色，master会通过组播的组播的形式向各个backup发送VRRP协议的数据包，当backup不会受到master发来的VRRP数据包时，就会认为master宕机了，就会根据backup的优先级来决定谁是master。

　　Keepalived的有三个模块，core，check和VRRP,core模块是keepalived的核心，负责主进程的启动，维护，以及全局配置文件的加载和解析，check模块负责健康检查，VRRP模块用来实现VRRP协议。

集群准备，哈哈，来战

　　准备俩台虚拟机，ip为192.168.31.132的主机S-32作为master，ip为192.168.31.139的主机c-39作为backup，俩台虚拟主机同时安装keepalived和nginx。

yum install keepalived nginx -y
systemctl stop firewalld
systemctl enable firewalld

设置Keepalived主服务器

查看keepalived的配置文件vim /etc/keepalived/keepalived.conf

 ! Configuration File for keepalived

 global_defs {        #全局定义参数
    notification_email {    #出问题时给邮箱发邮件
      acassen@firewall.loc
      failover@firewall.loc
      sysadmin@firewall.loc    #邮件报警，暂时可不设置，后期zabbix统一管理
    }
    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    smtp_server 192.168.200.1
    smtp_connect_timeout
    router_id LVS_DEVEL    #此处注意router_id为负载均衡标识，在局域网内应该是唯一的。
    vrrp_scripts chk_nginx{
    scripts "/scripts/check_ng.sh"   #检测服务是否正常，脚本的路径
    interval 3           #检测间断3秒
 }
    vrrp_skip_check_adv_addr
    vrrp_strict
    vrrp_garp_interval
    vrrp_gna_interval
 }

 vrrp_instance VI_1 {
     state MASTER        #状态只有MASTER和BACKUP两种，并且要大写，MASTER为工作状态，BACKUP是备用状态。
     interface ens33        #通过ens33发送广播，centos6是eth0。
     lvs_sync_daemon_inteface  ens33 #这个默认没有，相当于心跳线接口，DR模式用的和上面的接口一样，也可以用机器上的其他网卡eth1，用来防止脑裂。
     virtual_router_id     #虚拟路由标识，同一个vrrp_instance的MASTER和BACKUP的vitrual_router_id 是一致的。
     priority          #优先级，同一个vrrp_instance的MASTER优先级必须比BACKUP高。
     advert_int
     authentication {
         auth_type PASS        #验证authentication。包含验证类型和验证密码。类型主要有PASS、AH 两种，通常使用的类型为PASS，\
         auth_pass         #据说AH 使用时有问题。验证密码为明文，同一vrrp 实例MASTER 与BACKUP 使用相同的密码才能正常通信。
     }
     virtual_ipaddress {         #虚拟ip地址,可以有多个地址，每个地址占一行，不需要子网掩码，同时这个ip 必须与我们在lvs 客户端设定的vip 相一致！
         192.168.200.100
         192.168.200.17
         192.168.200.18
      track_scripts{
         chk_nginx        #加载脚本
        }
     }
 }

 virtual_server 192.168.200.100  {     #虚拟IP，来源与上面的虚拟IP地址，后面加空格加端口号
     delay_loop          #健康检查间隔，单位为秒
     lb_algo rr          #负载均衡调度算法，一般用wrr、rr、wlc
     lb_kind NAT         #负载均衡转发规则。一般包括DR,NAT,TUN 3种。
     persistence_timeout      #会话保持时间，会话保持，就是把用户请求转发给同一个服务器，不然刚在1上提交完帐号密码，就跳转到另一台服务器2上了。
     protocol TCP        #转发协议，有TCP和UDP两种，一般用TCP，没用过UDP

     real_server 192.168.201.100  {    #真实服务器，包括IP和端口号
         weight         #权重，数值越大，权重越高
         SSL_GET {
             url {
               path /
               digest ff20ad2481f97b1754ef3e12ecd3a9cc
             }
             url {
               path /mrtg/
               digest 9b3a0c85a887a256d6939da88aabd8cd
             }
             connect_timeout
             nb_get_retry
             delay_before_retry
         }
     }
 }

 virtual_server 10.10.10.2  {
     delay_loop
     lb_algo rr
     lb_kind NAT
     persistence_timeout
     protocol TCP

     sorry_server 192.168.200.200 

     real_server 192.168.200.2  {
         weight
         HTTP_GET {
             url {
               path /testurl/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             url {
               path /testurl2/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             url {
               path /testurl3/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             connect_timeout
             nb_get_retry
             delay_before_retry
         }
     }

     real_server 192.168.200.3  {
         weight
         HTTP_GET {
             url {
               path /testurl/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
             }
             url {
               path /testurl2/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
             }
             connect_timeout
             nb_get_retry
             delay_before_retry
         }
     }
 }

 virtual_server 10.10.10.3  {
     delay_loop
     lb_algo rr
     lb_kind NAT
     persistence_timeout
     protocol TCP

     real_server 192.168.200.4  {
         weight
         HTTP_GET {
             url {
               path /testurl/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             url {
               path /testurl2/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             url {
               path /testurl3/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             connect_timeout
             nb_get_retry
             delay_before_retry
         }
     }

     real_server 192.168.200.5  {
         weight
         HTTP_GET {
             url {
               path /testurl/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             url {
               path /testurl2/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             url {
               path /testurl3/test.jsp
               digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
             }
             connect_timeout
             nb_get_retry
             delay_before_retry
         }
     }
 }

编辑检测nginx 的脚本

vim /scripts/check_ng.sh脚本需要授权755的权限。

 #!/bin/bash
 #author:king
 #blog:https://www.cnblogs.com/liang-io/
 #usage:
 #定义时间变量，用于纪录日志
 d=`date --date today +%Y%m%d_%H:%M:%S`
 #计算nginx的进程数量
 n=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
 #如果n为0，则启动nginx，并在次检测nginx，还是为0说明nginx无法启动，则关闭Keepalived
 if [ $n -eq "" ]; then
     systemctl start nginx
        n2=`ps -C nginx --no-heading|wc -l`
   if [ $n2 -eq "" ]; then
          echo "$d nginx,keepalived will stop" >> /var/log/check_ng.log
     systemctl stop keepalived
   fi
 fi

启动keepalived服务，使用ps aux命令查看keepalived进程，检查nginx是否启动，启动后关闭nginx，再次查询它时会自动启动，说明脚本生效

 [root@c- scripts]# systemctl start keepalived
 [root@c- scripts]# ps -aux|grep keep
 root         0.0  0.0    ?        Ss   :   : /usr/sbin/keepalived -D
 root         0.0  0.1    ?        S    :   : /usr/sbin/keepalived -D
 root         0.0  0.1    ?        S    :   : /usr/sbin/keepalived -D
 root         0.0  0.0       pts/    R+   :   : grep --color=auto keep
 [root@c- scripts]# ps -aux|grep nginx
 root         0.0  0.1    ?        Ss   :   : nginx: master process nginx
 nginx        0.0  0.1    ?        S    :   : nginx: worker process
 nginx        0.0  0.1    ?        S    :   : nginx: worker process
 root         0.0  0.1    ?        Ss   :   : nginx: master process /usr/sbin/nginx
 nginx        0.0  0.1    ?        S    :   : nginx: worker process
 nginx        0.0  0.1    ?        S    :   : nginx: worker process
 root         0.0  0.0       pts/    R+   :   : grep --color=auto nginx
 [root@c- scripts]# systemctl stop nginx
 [root@c- scripts]# ps -aux|grep nginx
 root         0.0  0.1    ?        Ss   :   : nginx: master process nginx
 nginx        0.0  0.1    ?        S    :   : nginx: worker process
 nginx        0.0  0.1    ?        S    :   : nginx: worker process

Keepalived服务日志在/var/log目录下的messages文件中，设置的VIP 100 使用ifcofng命令查看不到，需要使用  ip add 查看

 [root@c- scripts]# ip add
 : lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu  qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen
     link/loopback ::::: brd :::::
     inet 127.0.0.1/ scope host lo
        valid_lft forever preferred_lft forever
     inet6 ::/ scope host
        valid_lft forever preferred_lft forever
 : ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu  qdisc pfifo_fast state UP group default qlen
     link/ether :0c::a8:f5:e5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
     inet 192.168.31.132/ brd 192.168.31.255 scope global noprefixroute dynamic ens33
        valid_lft 1563sec preferred_lft 1563sec
     inet 192.168.200.100/ scope global ens33
        valid_lft forever preferred_lft forever
     inet 192.168.200.17/ scope global ens33
        valid_lft forever preferred_lft forever
     inet 192.168.200.18/ scope global ens33
        valid_lft forever preferred_lft forever
     inet6 fe80::f19::205a:cb78/ scope link noprefixroute
        valid_lft forever preferred_lft forever

设置Keepalived从服务器

配置文件keepalived.conf，是上面的配置文件，就是改了一个vip，权重从服务器都比主服务器低，nginx健康的脚本也是上面的。

 [root@c- keepalived]# vim keepalived.conf 　　　　#把priority 100  改为90，sed -i "s/priority 100/priority 90/g" /etc/keepalived/keepalived.conf
 [root@c- keepalived]# egrep  "priority" /etc/keepalived/keepalived.conf
     priority
 [root@c- keepalived]# 

区分主从nginx服务

主服务器和从服务器都安装了nginx，根据安装的nginx，web目录来写个html测试，ip来访问就可以了，

LVS负载均衡，算法

负载均衡集群有LVS，Keepalived，Haporxy，Nginx等开源软件实现，LVS基于4层，(OSI网络7层模型)，nginx基于7层，Haporxy既可以做4层也可以做7层，Keepalived的负载均衡功能就是LVS,LVS（4层）负载均衡可以分发TCP协议，web服务器是80端口，除分发80端口外，它还可以分发其他端口通信，比如：mysql负载均衡也可以用LVS去实现，而nginx不支持这个功能，仅支持http，https，mail，相比较而言，LVS这种4层的结构更稳定，能承载的并发量更高，而nginx这种7层结构更加灵活，能够实现更多的个性化需求。

lvs有三种工作模式，分别是NAT模式，DR模式，IP Tunnel模式，lvs架构中有一个核心的角色叫作分发器，用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器(Real Server简称RS)。

lvs的NAT模式是借助于iptables的nat来表示实现的，用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发的后端的RS上，RS设定的网关为分发器的内网ip，用户请求的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈，在NAT模式中，分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源

lvs ip Tunnel模式需要有一个公网ip配置在分发器和所有的RS上，我们称之为VIP，客户端请求的目标ip为VIP，分发器接受到请求数据包会对数据做加工处理，把目标ip改为RS的ip，这样数据包就到了RS上，RS接受数据包后，会还原原始的数据包，这样目标的ip就为VIp，因为所有的RS配置了这个VIP，所以他的任务就是他自己

lvs DR模式需要一个公网的ip配置在分发器和所有的RS上，也就是VIP，和ipTunnel不同的是，他会把数据包的mac地址修改为RS的mac地址，rs接受数据包后，会还原原始数据包，这样目标ip就为VIP，因为所有的RS上配置的了这个VIP，所以他会认为是他自己。

LVS 支持的算法包括 8 种：轮询（Round-Robin，简称 rr）、加权轮询（Weight Round-Robin，简称wrr）、最小连接（Least-Connection，简称lc）、加权最小连接（Weight Least-Connection，简称 wlc）、基于局部性的最小连接（Locality-Based Least Connections，简称 lblc）、带复制的基于局部性最小连接（Locality-Based Least Connections with Replication，简称lblcr）、目标地址散列调度（Destination Hashing，简称dh）和源地址散列调度（Source Hashing，简称sh）。