【51CTO獨家特稿】面對網(wǎng)站服務(wù)器端負載增大的問題，是“拿15萬￥買一臺服務(wù)器”來解決，還是靠“加三倍服務(wù)器”來解決？還是用其它一些辦法？

對于一個訪問量日益增加的網(wǎng)站架構(gòu)而言，從單機到集群、從集群到分布式，架構(gòu)演化是必然的。

接手環(huán)境，分析瓶頸，擴展架構(gòu)

筆者現(xiàn)在的環(huán)境在剛接手時算是單機LAMP環(huán)境。在單機LAMP環(huán)境時，由于訪問量逐漸變大，網(wǎng)站會經(jīng)常出現(xiàn)打不開的情況，為了解決這個問題在LAMP前端臨時加了一臺vanish來緩存一些靜態(tài)文件，從而減輕了web服務(wù)器的負載。再到后來為了滿足業(yè)務(wù)訪問需求，將架構(gòu)改為CDN+Nginx負載均衡（反向代理）+LNMP+代碼層緩存+MySQL主從，從而將網(wǎng)站整體負載性能提升15倍，且訪問速度也得到很大提升。

負載均衡為什么要選擇使用Nginx呢？

普通負載均衡用LVS，文藝負載均衡用Nginx/F5/HAproxy，XX負載均衡用NLB

LVS：四層負載均衡的典型代表，目前已經(jīng)被添加到linux發(fā)行版的內(nèi)核。LVS用于較為成熟，因此不再做類述，在此推薦一篇不錯的LVS文章：《互聯(lián)網(wǎng)運營智慧》第六章負載均衡及服務(wù)器集群(LVS)。

Nginx/F5/HAproxy：均為七層負載均衡，F(xiàn)5為商業(yè)設(shè)備，功能強大，但價格不菲，所以在此不做討論；HAproxy為重量級的七層負載均衡/反向代理程序，一般應(yīng)用于大中型站點；而Nginx雖然屬于輕量級產(chǎn)品，但是功能毫不遜色與HAproxy，如可以對靜態(tài)文件可以實現(xiàn)緩存、可以通過URL、目錄結(jié)構(gòu)、靜動分離對網(wǎng)站實現(xiàn)分流，還可以實現(xiàn)對后端服務(wù)器狀態(tài)碼健康檢測、對網(wǎng)絡(luò)依賴較小、對虛擬主機支持友好等等，這也是筆者選擇Nginx來做負載均衡的原因。

NLB：windows下的東東，性能、可操作性可想而知。在此也提醒一下各位同仁，針對HTTP類的應(yīng)用千萬不要選擇使用windows，如同樣的業(yè)務(wù)放linux上只需兩臺服務(wù)器，而放windows上可能會需要三臺甚至更多，運維/硬件采購成本也會增加，同時license也是一筆不小的費用。國內(nèi)較大的一些web站點后端架構(gòu)為windows的分別有京東商城、當當網(wǎng)、凡客誠品、麥包包。

使用Nginx構(gòu)建負載均衡時需要注意的幾個問題

Session同步：由于筆者所維護的架構(gòu)硬件預(yù)算受限，所以在整個架構(gòu)中沒有共享存儲，針對于session處理，筆者使用ip_hash來解決后端服務(wù)器session問題。另外，關(guān)于存儲session，推薦使用redis或memcached（感謝小衛(wèi)、小灰狼 兩位兄弟的建議）。

網(wǎng)站代碼存儲：還是由于沒有共享存儲，所以筆者每臺web服務(wù)器本地均存放一份代碼，為了保證多臺web服務(wù)器的代碼數(shù)據(jù)一致性，使用rsync+inotify實現(xiàn)動態(tài)同步（具體實現(xiàn)方法會在后面的文章中介紹）。倘若硬件條件允許的情況下，推薦使用NFS來存儲；若考慮到NFS無法滿足性能需求，可以將NFS的硬盤換成SSD或者使用分布式文件系統(tǒng)來解決。

負載均衡模式選擇：在不受session困擾的情況下，負載均衡模式可以使用weight，因為ip_hash會有導(dǎo)致后端服務(wù)器負載不均的情況出現(xiàn)。

開始部署Nginx和Keepalived

為了避免負載均衡出現(xiàn)單點故障，所以使用keepalived對Nginx負載均衡做了HA，也就是說當主負載均衡發(fā)生軟硬件故障時，負載均衡服務(wù)將有備用負載均衡服務(wù)器自動接管服務(wù)，環(huán)境拓撲如下：

Vip：192.168.1.100

Nginx-proxy-master：192.168.1.101

Nginx-proxy-backup：192.168.1.102

安裝Nginx與Keepalived

在Nginx-proxy-master和Nginx-proxy-backup上分別安裝Nginx、Keepalived，兩臺主機安裝步驟相同

安裝Nginx

#yum -y install pcre pcre-devel
#useradd www -s /sbin/nologin
#tar zxvf nginx-0.7.62.tar.gz
#cd nginx-0.7.62
#./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=www \
--group=www \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_ssl_module
#make && make install

安裝Keepalived

#tar zxvf keepalived-1.1.17.tar.gz
#cd cd keepalived-1.1.17
#./configure --prefix=/usr/local/keepalived
#make && make install
#rm -rf /usr/local/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf
#mkdir /etc/keepalived 

配置Nginx

注：Nginx-proxy-master和Nginx-proxy-backup的Nginx配置相同

#more /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
user  www www;
worker_processes 4;
error_log  logs/error.log  crit;
pid        logs/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 51200;
 
events {
       use epoll;
       worker_connections 51200;
       }
 
http  {
      include       mime.types;
      default_type  application/octet-stream;
      server_names_hash_bucket_size 256;
      client_header_buffer_size 256k;
      large_client_header_buffers 4 256k;
      keepalive_timeout  120;
      client_max_body_size  50m;
      client_body_buffer_size  256k;
      server_tokens      off;
     
      gzip               on;
      gzip_min_length    1k;
      gzip_buffers  4 1024k;
      gzip_http_version 1.1;
      gzip_comp_level     6;
      gzip_types        text/plain application/x-javascript text/css application/xml;

      #gzip_vary          on;
      proxy_hide_header Vary;
 
      proxy_connect_timeout    600;
      proxy_read_timeout       600;
      proxy_send_timeout       600;
      proxy_buffer_size        16k;
      proxy_buffers            4 64k;
      proxy_busy_buffers_size 128k;
      proxy_temp_file_write_size 128k;
 
      sendfile on;
      tcp_nodelay on;
    # add_header Cache-Control no-cache;
 
upstream blog.luwenju.com  {

                ip_hash;
                server   192.168.1.201:80;
                server   192.168.1.202:80;
                server   192.168.1.203:80;
                }
 
server  {
         listen  80;
         server_name  blog.luwenju.com;
         location / {
         index        index.php;
              proxy_pass         http://blog.luwenju.com;
              proxy_set_header   Host             $host;
              proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_504;

              proxy_set_header   X-Forwarded-For        $remote_addr;
                     }
         location /NginxStatus {
                  stub_status    on;
                  allow 192.168.1.0/24;
                  }
              log_format  blog.luwenju.com  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] $upstream_addr $upstream_status $request'

                                '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer"'

                                '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

              access_log /usr/local/nginx/logs/blog.luwenju.com_access.log  blog.luwenju.com;
         }
}

說明：upstream為服務(wù)器池。以本配置文件為例，upstream中共包含三臺web服務(wù)器，負載均衡方式為ip_hash。server為主機，用于為upstream內(nèi)的三臺web服務(wù)器實現(xiàn)反向代理，從而到達負載均衡的目的。在本配置文件中只設(shè)置了一個主機（server），如果要實現(xiàn)虛擬主機，將一個server分別對應(yīng)一個upstream即可。

另外，還有兩個關(guān)于日志設(shè)置的問題：

負載均衡上是否需要開啟access_log：系統(tǒng)/程序剛上線時需要開啟，用于Nginx調(diào)試，后期運行穩(wěn)定后建議將日志打印關(guān)閉，因為對于訪問量較大的網(wǎng)站來說大量日志寫入磁盤也會導(dǎo)致磁盤性能下降。

如何設(shè)置日志格式：可能使用Nginx部署過負載均衡的朋友都知道，當把Nginx反向代理服務(wù)器部署在web前端時，web服務(wù)器的access_log就無法獲取用戶的真實ip地址了，針對這個問題的解決辦法會放到后面的文章中<Nginx日志設(shè)置及日志分析>

在Nginx-proxy-master服務(wù)器上配置Keepalived

#more /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

     global_defs {
     router_id nginx-proxy-ha
     }
 
vrrp_script check_nginx {
     script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
     interval 2
     weight 2
     }
 
vrrp_instance VI_1 {
     state MASTER
     interface eth0
     virtual_router_id 51
     priority 200
     advert_int 1
     authentication {
     auth_type PASS
     auth_pass 1234
     }
 
track_interface { 
     eth0  

     } 

 
track_script {
     check_nginx
     }
 
virtual_ipaddress {
     192.168.1.100
     }
}

有關(guān)check_nginx.sh的說明：如果Nginx-proxy-master上的nginx進程由于某種原因停止了，但是keepalived進程還正常運行著，這時候Nginx-proxy-backup上的keepalived會認為Nginx-proxy-master是正常的（因為master檢測到backup的keepalived進程還存在），所以在這種情況下當Nginx進程死亡的時候Keepalived也不會發(fā)生故障轉(zhuǎn)移。那么這個腳本的作用就是讓keepalived實時監(jiān)控Nginx進程，當發(fā)現(xiàn)Nginx進程不存在的時候自動將本機的keepalived進程殺死，從而實現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，腳本內(nèi)容如下（注：Nginx-proxy-master和Nginx-proxy-backup上此腳本內(nèi)容均一樣）

#more /etc/keepalived/check_nginx.sh
#!/bin/bash
if [ "$(ps -ef | grep "nginx: master process"| grep -v grep )" == "" ]

 then
  killall -9  keepalived

fi 

在Nginx-proxy-backup服務(wù)器上配置Keepalived

注：Nginx-proxy-backup上keepalived的配置與Nnginx-proxy-master只有兩處不同，state為BACKUP、優(yōu)先級低于master

#more /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

     global_defs {
     router_id nginx-proxy-ha
     }
 
vrrp_script check_nginx {
     script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"

     interval 2
     weight 2
     }
 
vrrp_instance VI_1 {
     state BACKUP
     interface eth0
     virtual_router_id 51
     priority 180
     advert_int 1
     authentication {
     auth_type PASS
     auth_pass 1234
     }
 
track_interface { 
     eth0  

     } 

 
track_script {
     check_nginx
     }
 
virtual_ipaddress {
     192.168.1.100
     }
}

啟動Nginx和Keepalived

#/usr/local/nginx/sbin/nginx
#/usr/local/keepalived/sbin/keepalived –D

#echo “/usr/local/nginx/sbin/nginx”>>/etc/rc.local
#echo “/usr/local/keepalived/sbin/keepalived –D” >>/etc/rc.local

測試負載均衡是否正常工作

1、打開瀏覽器，分別訪問Nginx-proxy-master、Nginx-proxy-backup、vip，如都能訪問到后端web內(nèi)容，則說明如上所有配置正確

2、殺死Nginx-proxy-master服務(wù)器上的Nginx進程，觀察keepalived進程是否自動消失、觀察vip是否已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了Nginx-proxy-backup服務(wù)器上，如殺死Nginx進程后，keepalived進程也隨之消失，且vip已經(jīng)轉(zhuǎn)移到Nginx-proxy-backup服務(wù)器，則說明Nginx-proxy-master可正常實現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移

3、依次啟動 Nginx-proxy-master的Nginx、Keepalived（必須先啟動Nginx后啟動Keepalived。如果先啟動Keepalived，Keepalived檢測到Nginx沒有啟動還是會執(zhí)行殺死自己進程的腳本），然后將Nginx-proxy-backup的Nginx進程殺死，看vip是否會自動轉(zhuǎn)移到Nginx-proxy-master服務(wù)器上，如殺死Nginx進程后，keepalived進程也隨之消失，且vip已經(jīng)轉(zhuǎn)移到Nginx-proxy-master服務(wù)器，則說明Nginx-proxy-backup可正常實現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移

至此，Nginx負載均衡配置完畢。另外，Nginx非常穩(wěn)定，筆者的Nginx負載均衡運行在HP DL380服務(wù)器上（一顆至強E5620CPU，16G內(nèi)存，萬轉(zhuǎn)SAS硬盤），運行四個月以來，從未出現(xiàn)過任何問題。在負載性能上，2000并發(fā)情況下load average:僅為0.02, 0.01, 0.00，CPU使用率僅為3%，內(nèi)存使用為1G（算上linux系統(tǒng)本身使用，系統(tǒng)為64bit）。

作者簡介：陸文舉（微博），85后，一個整天跟機器打交道的山東人。