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Nginx實現(xiàn)服務端集群搭建

 更新時間：2023年08月08日 11:15:07   作者：啊噢1231  
本文介紹了如何搭建Nginx服務端集群，主要包括動靜分離及其Tomcat集群搭建，通過本文可以了解如何搭建高效、可擴展、高可用的服務器架構，提高網(wǎng)站性能和可靠性，感興趣的可以了解一下

1、Nginx與Tomcat部署

我們知道Nginx在高并發(fā)場景和處理靜態(tài)資源是非常高性能的，但是在實際項目中除了靜態(tài)資源還有就是后臺業(yè)務代碼模塊，一般后臺業(yè)務代碼模塊都會被部署在Tomcat，weblogic或者是websphere等web服務器上，那么如何使用Nginx接收用戶的請求并把請求轉發(fā)到后臺web服務器？

步驟分析：

  • 準備Tomcat環(huán)境，并在Tomcat上部署一個web項目；
  • 準備Nginx環(huán)境，使用Nginx接收請求，并把請求分發(fā)到Tomcat上。
upstream webservice {
		server localhost:8080;
	}
	server {
		listen 80;
		server_name localhost;
		location /demo {
			proxy_pass http://webservice;
		}
	}

2、動靜分離

什么是動靜分離？

  • 動：后臺應用程序的業(yè)務處理。
  • 靜：網(wǎng)站的靜態(tài)資源（html，javaScript，css，images等文件）。
  • 分離：將兩者分開部署訪問，提供用戶進行訪問。舉例說明就是以后所有和靜態(tài)資源相關的內容都交給Nginx來部署訪問，非靜態(tài)內容則交給類似于Tomcat的服務器來部署訪問。

為什么要動靜分離？

  • Nginx在處理靜態(tài)資源的時候，效率是非常高的，而且Nginx的并發(fā)訪問量也是名列前茅，而Tomcat則相對比較弱一些，所以把靜態(tài)資源交給Nginx后，可以減輕Tomcat服務器的訪問壓力并提高靜態(tài)資源的訪問速度。
  • 動靜分離以后，降低了動態(tài)資源和靜態(tài)資源的耦合度。如動態(tài)資源宕機了也不影響靜態(tài)資源的展示。

如何實現(xiàn)動靜分離？

  • 實現(xiàn)動靜分離的方式有很多，比如靜態(tài)資源部署到CDN、Nginx等服務器上，動態(tài)資源可以部署到Tomcat，weblogic或者websphere上。

3、Nginx動靜分離實現(xiàn)步驟

1、將demo.war項目中的靜態(tài)資源都刪除掉，重新打包生成一個war包；

2、將war包部署到tomcat中，把之前部署的內容刪除掉；

進入到tomcat的webapp目錄下，將之前的內容刪除掉；
將新的war包復制到webapps下；
將tomcat啟動。

3、在Nginx所在服務器創(chuàng)建如下目錄，并將對應的靜態(tài)資源放入指定的位置；

web/
    images/
        logo.png
        mv.png
    index.html
    js/
        jquery.min.js

其中index.html頁面的內容如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <script src="js/jquery.min.js"></script>
    <script>
        $(function () {
            $.get("http://192.168.200.133/demo/getAddress", function (date) {
                $("#msg").html(date);
            });
        });
    </script>
</head>
<body>
<img src="images/logo.png"/>
<h1>Nginx如何將請求轉發(fā)到后端服務器</h1>
<h3 id="msg"></h3>
<img src="images/mv.png"/>
</body>
</html>

4、配置Nginx的靜態(tài)資源與動態(tài)資源的訪問；

upstream webservice {
		server localhost:8080;
	}
	server {
		listen 80;
		server_name localhost;
		# 動態(tài)資源訪問。以/demo開頭的為動態(tài)資源
		location /demo {
			proxy_pass http://webservice;
		}
		# 靜態(tài)資源的訪問配置。以.png .jpg .gif .js 結尾的靜態(tài)資源訪問
		location ~/.*\.(png|jpg|gif|js) {
			# 根目錄在Nginx的html/web目錄下
			root html/web;
		}
		# 首頁在Nginx的html/web目錄下的index.html
		location / {
			root html/web;
			index index.html index.htm;
		}
		# 配置錯誤頁面
		error_page 500 502 503 504	/50x.html;
		location =/50x.html {
			root html;
		}
	}

5、啟動測試，訪問 http://localhost/index.html 。

假如某個時間點，由于某個原因導致Tomcat后端服務器宕機了，我們再次訪問Nginx，會得到如下效果，用戶還是能看到頁面，只是缺失了訪問次數(shù)的統(tǒng)計，這就是前后端耦合度降低的效果，并且整個請求只和后端服務器交互了一次，js和images都直接從Nginx返回，提供了效率，降低了后端的服務器的壓力。

4、Nginx實現(xiàn)Tomcat集群搭建

在使用Nginx和Tomcat部署項目的時候，我們使用的是一臺Nginx服務器和一臺Tomcat服務器，效果圖如下：

那么問題來了，如果Tomcat真的宕機了，整個系統(tǒng)就不會完整，所以如何解決上述問題，一臺服務器宕機，那就多搭建幾臺Tomcat服務器，這樣的話就提升了后端服務器的可用性。這也就是我們常說的集群，搭建Tomcat的集群需要用到Nginx的反向代理和負載均衡的知識，具體如何實現(xiàn)呢？

環(huán)境準備：

  • 準備3臺Tomcat，使用端口進行區(qū)分（實際環(huán)境應該是三臺服務器），修改server.xml，將端口分別修改為8080、8180、8280；
  • 啟動Tomcat并訪問測試；

5、Nginx高可用解決方案

針對于上面提到的問題，我們來分析下想要解決上述問題，需要面臨哪些問題？

需要兩臺以上的Nginx服務器對外提供服務，這樣的話假如其中一臺宕機了，另外一臺還能對外提供服務，但是如果是兩臺Nginx服務器的話，會有兩個IP地址，用戶該訪問哪臺服務器，用戶怎么知道哪臺是好的，哪臺是宕機了呢？

5.1、Keepalived

使用Keepalived來解決，Keepalived軟件是由C編寫的，最初是專為LVS負載均衡軟件設計的，Keepalived軟件主要是通過VRRP協(xié)議實現(xiàn)高可用功能。

5.2、VRRP協(xié)議

VRRP（Virtual Route Redundancy Protocol）協(xié)議，翻譯過來為虛擬路由冗余協(xié)議。VRRP協(xié)議將兩臺或多臺路由器設備虛擬成一個設備，對外提供虛擬路由器IP，而在路由器組內部，如果實際擁有這個對外IP的路由器如果工作正常的話就是MASTER，MASTER實現(xiàn)針對虛擬路由器IP的各種網(wǎng)絡功能。其他設備不擁有該虛擬IP，狀態(tài)為BACKUP，除了接收MASTER的VRRP狀態(tài)通告信息以外，不執(zhí)行對外的網(wǎng)絡功能。當主機失效時，BACKUP將接管原先MASTER的網(wǎng)絡功能。

從上面的介紹信息獲取到的內容就是VRRP是一種協(xié)議，那這個協(xié)議是用來干什么的？

  • 選擇協(xié)議：VRRP可以把一個虛擬路由器的責任動態(tài)分配到局域網(wǎng)上的VRRP路由器中的一臺。其中的虛擬路由即Virtual路由群組創(chuàng)建的一個不真實存在的路由，這個虛擬路由也是有對應的IP地址。而且VRRP路由1和VRRP路由2之間會有競爭選擇，通過選擇會產生一個Master路由和一個Backup路由。
  • 路由容錯協(xié)議：Master路由和Backup路由之間會有一個心跳檢測，Master會定時告知Backup自己的狀態(tài)，如果在指定時間內，Backup沒有接收到這個通知內容，Backup就會替代Master成為新的Master。Master路由有一個特權就是虛擬路由和后端服務器都是通過Master進行數(shù)據(jù)傳遞交互的，而備份結點則會直接丟棄這些請求和資源，不做處理，只是去監(jiān)聽Master的狀態(tài)。

用了Keepalived后，解決方案如下：

5.3、環(huán)境搭建

環(huán)境準備：

VIPIP主機名主/從
192.168.200.133keepalived1Master
192.168.200.222
192.168.200.122keepalived2Backup

keepalived安裝：

1、從官方網(wǎng)站下載keepalived，官網(wǎng)地址https://keepalived.org/
2、將下載的資源上傳到服務器
    keepalived-2.0.20.tar.gz
3、創(chuàng)建keepalived目錄，方便管理資源
    mkdir keepalived
4、將壓縮文件進行解壓縮，解壓縮到指定的目錄
    tar -zxf keepalived-2.0.20.tar.gz -C keepalived
5、對keepalived進行配置，編譯和安裝
    cd keepalived/keepalived-2.0.20
    ./configure --sysconf=/etc --prefix=/usr/local
    make && make install

安裝完成后，有兩個文件需要我們認識下，一個是/etc/keepalived/keepalived.conf（keepalived的系統(tǒng)配置文件，我們主要操作的就是該文件），一個是/usr/local/sbin目錄下的keepalived，是系統(tǒng)配置腳本，用來啟動和關閉keepalived。

5.4、Keepalived配置文件介紹

打開keepalived.conf配置文件。

這里面會分3部分，第一部分是global全局配置，第二部分是vrrp相關配置，第三部分是LVS相關配置。我們重點關注前兩部分。

第1臺服務器（192.168.200.133）
-global全局部分：
global_defs {
    # 通知郵件，當keepalived發(fā)送切換時需要發(fā)email給具體的郵箱地址
    nitification_email {
        tom@abc.com
        jerry@abc.com
    }
    # 設置發(fā)件人的郵箱信息
    notification_email_from zhangsan@abc.com
    # 指定smtp服務地址
    smtp_server 192.168.200.1
    # 指定smtp服務連接超時時間
    smtp_connect_timeout 30
    # 運行keepalived服務器的一個標識，可以用作發(fā)送郵件的主題信息
    router_id keepalived1
    # 默認是不跳過檢查，檢查收到的VRRP通告中的所有地址可能會比較耗時，設置此命令的意思是
    # 如果通告與接收的上一個通告來自相同的master路由器，則不執(zhí)行檢查（跳過檢查）
    vrrp_skip_check_adv_addr
    # 嚴格遵守VRRP協(xié)議
    vrrp_strict
    # 在一個接口發(fā)送的兩個免費ARP之間的延遲?？梢跃_到毫秒級，默認是0
    vrrp_garp_interval 0
    vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.200.222
    }
}
第2臺服務器（192.168.200.122）
-global全局部分：
global_defs {
    # 通知郵件，當keepalived發(fā)生切換時需要發(fā)email給具體的郵箱地址
    nitification_email {
        tom@abc.com
        jerry@abc.com
    }
    # 設置發(fā)件人的郵箱信息
    notification_email_from zhangsan@abc.com
    # 指定smtp服務地址
    smtp_server 192.168.200.1
    # 指定smtp服務連接超時時間
    smtp_connect_timeout 30
    # 運行keepalived服務器的一個標識，可以用作發(fā)送郵件的主題信息
    router_id keepalived1
    # 默認是不跳過檢查，檢查收到的VRRP通告中的所有地址可能會比較耗時，設置此命令的意思是
    # 如果通告與接收的上一個通告來自相同的master路由器，則不執(zhí)行檢查（跳過檢查）
    vrrp_skip_check_adv_addr
    # 嚴格遵守VRRP協(xié)議
    vrrp_strict
    # 在一個接口發(fā)送的兩個免費ARP之間的延遲?？梢跃_到毫秒級，默認是0
    vrrp_garp_interval 0
    vrrp_gna_interval 0
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.200.222
    }
}

5.5、訪問測試

1、啟動keepalived之前，我們先使用命令 ip a，查看 192.168.200.133和192.168.200.122這兩臺服務器的IP情況。

2、分別啟動兩臺服務器的keepalived。

cd /usr/local/sbin./keepalived

再次通過 ip a 查看ip。

3、當把 192.168.200.133 服務器上的keepalived關閉后，再次查看ip。

通過上述的測試，我們發(fā)現(xiàn)，虛擬IP（VIP）會在MASTER節(jié)點上，當MASTER節(jié)點上的keepalived出問題后，因為BACKUP無法收到MASTER發(fā)出的VRRP狀態(tài)通過信息，就會直接升為MASTER。VIP也會“漂移”到新的MASTER。

上面測試和Nginx有什么關系？

我們把192.168.200.133服務器的keepalived再次啟動下，由于它的優(yōu)先級高于服務器192.168.200.122的，所以它會再次成為MASTER，VIP也會“漂移”過去，然后我們再次通過瀏覽器訪問http://192.168.200.222/則會請求192.168.200.133服務器。

如果把192.168.200.133服務器的keepalived關閉掉，再次訪問相同的地址，則會騎牛192.168.200.122服務器。

效果實現(xiàn)了以后，我們會發(fā)現(xiàn)要想讓vip進行切換，就必須把服務器上的keepalived進行關閉，而什么時候關閉keepalived呢？應該是keepalived所在服務器的nginx出現(xiàn)問題后，把keepalived關閉掉，就可以讓VIP執(zhí)行另外一臺服務器，但是現(xiàn)在這所有的操作都是通過手動來完成的，我們如何能讓系統(tǒng)自動判斷當前服務器的nginx是否正確啟動，如果沒有，要能讓VIP自動“漂移”，這個問題該如何解決？

5.6、keepalived之vrrp_script

keepalived只能做到對網(wǎng)絡故障和keepalived本身的監(jiān)控，即當出現(xiàn)網(wǎng)絡故障或者keepalived本身出現(xiàn)問題時，進行切換，但是這些還不夠，我們還需要監(jiān)控keepalived所在服務器上的其他業(yè)務，比如Nginx，如果Nginx出現(xiàn)異常了，僅僅keepalived保持正常，是無法完成系統(tǒng)的正常工作的，因此需要根據(jù)業(yè)務進程的運行狀態(tài)決定是否需要進行主備切換，這個時候，我們可以通過編寫腳本對業(yè)務進程進行監(jiān)測監(jiān)控。

實現(xiàn)步驟：

在keepalived配置文件中添加對應的配置項；

vrrp_script 腳本名稱
{
    script "腳本位置"
    interval 3 # 執(zhí)行的時間間隔
    weight -20 # 動態(tài)調整vrrp_instance的優(yōu)先級
}

編寫腳本

ck_nginx.sh：
#!/bin/bash
num=`ps -C nginx --no-header | wc -l`
if [ $num -eq 0 ];then
 /usr/local/nginx/sbin/nginx
 sleep 2
 if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ];then
  killall keepalived
 fi
fi

Linux ps命令用于顯示當前進程（process）的狀態(tài)。-C（command）：指定命令的所有進程；--no-header：排除標題。

為腳本文件設置權限

chmod 755 ck_nginx.sh

將腳本添加到

vrrp_script ck_nginx {
    script "/etc/keepalived/ck_nginx.sh" # 執(zhí)行腳本的位置
    interval 2 # 執(zhí)行腳本的周期，秒為單位
    weight -20 # 權重的計算方式
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 10
    priority 100
    ...
    track_script {
        ck_nginx
    }
}

如果效果沒有出來，可以使用 tail -f /var/log/messages查看日志信息，找對應的錯誤信息。

測試

問題思考：通常如果master服務死掉后backup會變成master，但是當master服務又好了的時候master此時會搶占VIP，這樣就會發(fā)生兩次切換讀，對業(yè)務繁忙的網(wǎng)站來說是不好的。所以我們要在配置文件加入nopreempt非搶占，但是這個參數(shù)只能用于state為backup，故我們在用HA的時候最好master和backup的state都設置成backup，讓其通過priority來競爭。

到此這篇關于Nginx實現(xiàn)服務端集群搭建的文章就介紹到這了,更多相關Nginx 服務端集群搭建內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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