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解決方案之關于Nginx高可用方案

更新時間：2024年04月22日 09:10:11 作者：穿城大餅

這篇文章主要介紹了解決方案之關于Nginx高可用方案,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

解決方案：Nginx高可用方案

關鍵詞

KeepAlived（主服務器和備份服務器故障時 IP 瞬間無縫交接）
VRRP協(xié)議（路由器組，提供虛擬IP，一個master和多個backup，組播消息，選舉backup當master）
Nginx+keepalived 雙機主主模式（倆公網虛擬IP，負載）；雙機主從模式（熱備服務器）

需求：

由于業(yè)務擴展，網站的訪問量不斷加大，負載越來越高?，F(xiàn)需要在web前端放置nginx負載均衡。

在生產環(huán)境下，Nginx作為流量的入口，如果Nginx不能正常工作或服務器宕機，將導致整個微服務架構的不可用。

所以結合keepalived對前端nginx實現(xiàn)HA高可用

一、Nginx & KeepAlived

Nginx 進程基于Master+Slave(worker)多進程模型，自身具有非常穩(wěn)定的子進程管理功能。在Master進程分配模式下，Master進程永遠不進行業(yè)務處理，只是進行任務分發(fā)，從而達到Master進程的存活高可靠性，Slave(worker)進程所有的業(yè)務信號都由主進程發(fā)出，Slave(worker)進程所有的超時任務都會被Master中止，屬于非阻塞式任務模型。

KeepAlived是Linux下面實現(xiàn)VRRP備份路由的高可靠性運行件?；贙eepAlived設計的服務模式能夠真正做到主服務器和備份服務器故障時IP瞬間無縫交接。二者結合，可以構架出比較穩(wěn)定的軟件LB（Load Balance）方案。

KeepAlived的作用是檢測服務器的狀態(tài)，如果有一臺web服務器宕機，或工作出現(xiàn)故障，KeepAlived將檢測到，并將有故障的服務器從系統(tǒng)中剔除，同時使用其他服務器代替該服務器的工作，當服務器工作正常后KeepAlived自動將服務器加入到服務器群中，這些工作全部自動完成，不需要人工干涉，需要人工做的只是修復故障的服務器。

KeepAlived是一個基于VRRP協(xié)議來實現(xiàn)的服務高可用方案，可以利用其來避免IP單點故障，類似的工具還有Heartbeat 、Corosync、Pacemaker。但是它一般不會單獨出現(xiàn)，而是與其它負載均衡技術（如LVS、Haproxy、Nginx）一起工作來達到集群的高可用。

二、VRRP協(xié)議

VRRP全稱 Virtual Router Redundancy Protocol，即”虛擬路由冗余協(xié)議“?？梢哉J為它是實現(xiàn)路由器高可用的容錯協(xié)議，即將N臺提供相同功能的路由器組成一個路由器組(Router Group)，這個組里面有一個master和多個backup，但在外界看來就像一臺一樣，構成虛擬路由器，擁有一個虛擬IP（VIP - Virtual IP，也就是路由器所在局域網內其他機器的默認路由），占有這個IP的master實際負責ARP相應和轉發(fā)IP數據包，組中的其它路由器作為備份的角色處于待命狀態(tài)。master會發(fā)組播消息，當backup在超時時間內收不到vrrp包時就認為master宕掉了，這時就需要根據VRRP的優(yōu)先級來選舉一個backup當master，保證路由器的高可用。

在VRRP協(xié)議實現(xiàn)里，虛擬路由器使用 00-00-5E-00-01-XX 作為虛擬MAC地址，XX就是唯一的 VRID （Virtual Router IDentifier），這個地址同一時間只有一個物理路由器占用。在虛擬路由器里面的物理路由器組里面通過多播IP地址 224.0.0.18 來定時發(fā)送通告消息。每個Router都有一個 1-255之間的優(yōu)先級別，級別最高的（highest priority）將成為主控（master）路由器。通過降低master的優(yōu)先權可以讓處于backup狀態(tài)的路由器搶占（pro-empt）主路由器的狀態(tài)，兩個backup優(yōu)先級相同的IP地址較大者為master，接管虛擬IP。

三、雙機高可用解決方案

（1）Nginx+keepalived 雙機主從模式：

即前端使用兩臺服務器，一臺主服務器和一臺熱備服務器，正常情況下，主服務器綁定一個公網虛擬IP，提供負載均衡服務，熱備服務器處于空閑狀態(tài)；當主服務器發(fā)生故障時，熱備服務器接管主服務器的公網虛擬IP，提供負載均衡服務；但是熱備服務器在主機器不出現(xiàn)故障的時候，永遠處于浪費狀態(tài)，對于服務器不多的網站，該方案不經濟實惠。

（2）Nginx+keepalived 雙機主主模式：

即前端使用兩臺負載均衡服務器，互為主備，且都處于活動狀態(tài)，同時各自綁定一個公網虛擬IP，提供負載均衡服務；當其中一臺發(fā)生故障時，另一臺接管發(fā)生故障服務器的公網虛擬IP（這時由非故障機器一臺負擔所有的請求）。

四、基礎環(huán)境準備

兩臺服務器：192.168.253.11（主）， 192.168.253.12（從），每臺服務器上分別安裝Nginx 、KeepAlived。

cd /usr/local/openresty/nginx/sbin

./nginx -s stop

（1）安裝Nginx：

# 添加源
sudo rpm -Uvh http://nginx.org/packages/centos/7/noarch/RPMS/nginx-release-centos-7-0.el7.ngx.noarch.rpm

# 安裝Nginx
sudo yum install -y nginx

# 啟動Nginx
sudo systemctl start nginx.service

# 瀏覽器訪問測試
http://192.168.253.11/
http://192.168.253.12/

（2）安裝KeepAlived可使用yum直接安裝：

yum -y install keepalived

查看KeepAlived配置文件：

cat /etc/keepalived/keepalived.conf

接下來就是要對該配置文件進行修改，該配置文件在/etc/keepalived/路徑下。在默認的keepalive.conf里面還有 virtual_server，real_server 這樣的配置，它是為lvs準備的。

（3）關閉防火墻（默認關閉）

（4）關閉selinux（如果不關閉，KeepAlived不生效）

臨時關閉：

[root@localhost ~]# getenforce Enforcing
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# getenforce

Permissive

永久關閉：

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/selinux

SELINUX=enforcing 改為 SELINUX=disabled

重啟服務reboot

五、配置主備模式

（1）修改主配置文件：

! Configuration File for keepalived

global_defs {
     notification_email {
          acassen@firewall.loc
          failover@firewall.loc
          sysadmin@firewall.loc
     }
     
     notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
     smtp_server 127.0.0.1
     smtp_connect_timeout 30
     router_id master11
}

# nginx掛了，實現(xiàn)vip自動漂移，使用如下腳本控制     
vrrp_script check_nginx {
      script "/usr/local/nginx/nginx_check.sh"
      interval 2  # 機器宕機執(zhí)行的次數
      weight 2
}

# 當前實例配置
vrrp_instance VI_1 {
     state MASTER   # 主機
     interface ens33  # 綁定的網卡
     virtual_router_id 51   # 組id，需要一致
     priority 100  # 優(yōu)先級
     advert_int 1  # 檢查間隔，默認1s
     
     # 調用nginx掛了之后進行vip漂移的函數  
     track_script {
       	check_nginx
     }
     
     authentication {
       	auth_type PASS
       	auth_pass 1111
     }
     
     # 配置vip
     virtual_ipaddress {
        192.168.253.50/24 dev ens33 label ens33:1 scope global
 	 }
}

在默認的keepalive.conf里面還有 virtual_server，real_server 這樣的配置，我們這用不到，它是為lvs準備的。

（2）/usr/local/nginx/nginx_check.sh ：

# 在/usr/local下新建目錄nginx
mkdir nginx
# 新建文件
touch nginx_check.sh

# 編輯內容
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`   #查看nginx進程是否存在  
#if [ $A -eq 0 ];then              
  /usr/sbin/nginx         #重啟nginx
  if [ $A -eq 0 ];then   #nginx重啟失敗
    exit 1 # keepalived執(zhí)行腳本，返回非0結果，ip漂移
  else
    exit 0 # keepalived執(zhí)行腳本，返回0，ip不漂移
  fi
#else
#  exit 0
#fi

需要給nginx_check.sh文件加可執(zhí)行權限：

chmod +x nginx_check.sh

（3）修改從機keepalived.conf配置文件：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
     notification_email {
          acassen@firewall.loc
          failover@firewall.loc
          sysadmin@firewall.loc
     }
    
     notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
     smtp_server 127.0.0.1
     smtp_connect_timeout 30
     router_id backup
}

vrrp_script check_nginx {
     script "/usr/local/nginx/nginx_check.sh"
     interval 2
     weight 2
}

vrrp_instance VI_1 {
     state BACKUP  # 從機
     interface ens33
     virtual_router_id 51  # 組id，需要一致
     priority 99   # 優(yōu)先級
     advert_int 1
        
     # 調用nginx掛了之后進行vip漂移的函數    
     track_script {
       	check_nginx
     }
     
     authentication {
       	auth_type PASS
       	auth_pass 1111
     }
    
     # 配置vip
     virtual_ipaddress {
        192.168.253.50/24 dev eth0 label ens33:1 scope global
     }
}

同樣需要在/usr/local/nginx/路徑下放上nginx_check.sh腳本文件。

（4）啟動nginx、keepalived

#主從啟動
sudo systemctl restart nginx.service

#主從啟動
systemctl start keepalived

（5）訪問測試

為效果明顯，可以修改Nginx首頁，將主從IP地址放置首頁以便區(qū)分。

訪問http://192.168.253.50 or curl 192.168.253.50

查看Nginx日志：

cd  /var/log/nginx/
cat  access.log

查看主服務器keepalived日志:

Keepalived默認所有的日志都是寫入到/var/log/message ，

你可以使用命令 tail -f /var/log/messages|grep Keepalived 進行查看

查看ens33網卡信息：

ip addr | grep ens33

2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc
pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
 inet 192.168.253.11/24 brd 192.168.253.255 scope
global noprefixroute ens33 
 inet 192.168.253.50/24 scope global secondary ens33:1
#VIP已漂移到主機，vip只能選擇一個機器進行綁定

（6）停掉主服務器的nginx

通過瀏覽器訪問：http://192.168.253.50

查看主機KeepAlived日志：

tail -f /var/log/messages|grep Keepalived

# 強制停止
pkill -9 nginx

# 查看Nginx進程
ps -ef | grep nginx

# 等待幾秒后再次查看Nginx進程，發(fā)現(xiàn)已經通過檢查腳本自啟
# 因為在keepalived腳本中，進行了nginx重啟操作

則會執(zhí)行腳本nginx_check.sh進行nginx啟動！

如果master上的nginx服務掛了，則nginx會自動重啟，重啟失敗后會自動關閉keepalived，這樣vip資源也會轉移到slave上。
master和slave兩邊都開啟nginx服務，無論master還是slave，當其中的一個keepalived服務停止后，vip都會漂移到keepalived服務還在的節(jié)點上；
如果要想使nginx服務掛了，vip也漂移到另一個節(jié)點，則必須用腳本或者在配置文件里面用shell命令來控制。（nginx服務宕停后會自動啟動，啟動失敗后會會致使vip資源漂移到另一臺機器上）