高可用系列文章之三 – NGINX 高可用实施方案

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1. 高可用系列文章之一 – 概述 – 东风微鸣技术博客 (ewhisper.cn)
2. 高可用系列文章之二 – 传统分层架构技术方案 – 东风微鸣技术博客 (ewhisper.cn)

四 NGINX 高可用实施方案

高可用的实施, 主要步骤概述如下:

1. NGINX 的安装及基础配置
2. 负载均衡层高可用: NGINX + Keepalived配置
3. 应用服务层高可用: NGINX -> 应用服务层 转发配置

系统软 硬件详细配置清单

根据制造业高可用架构设计, 以及业务需求, 部署模型建议配置如下:

• 负载均衡服务器(即 NGINX + Keepalived): 2台, 操作系统 Linux. 配置建议如下:

• 软件运行配置环境:

4.1 NGINX 安装及配置4.1.1 分区及目录

建议至少分为以下3个区:

4.1.2 程序及依赖版本

4.1.3 NGINX程序规范

• nginx程序目录： /etc/nginx
• 执行程序路径： /usr/sbin/nginx
• 主配置文件路径：/etc/nginx/conf/nginx.conf
• 各个应用系统转发配置文件目录：/etc/nginx/conf.d/
• 日志目录：/var/log/nginx
• 各个应用系统静态文件目录：/usr/share/nginx/html

4.1.4 系统级别配置优化

❕注意:

需要 root 用户执行.

1. 安装组件: logrotate
2. 修改连接数:

vi /etc/security/limits.conf# vi编辑*               soft    nofile          65535*               hard    nofile          65535

3. 修改系统内核配置:

vi /etc/sysctl.conf# vi编辑# NGINX Tuning Performancefs.file-max = 65535vm.zone_reclaim_mode = 0net.core.somaxconn = 2048net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0net.ipv4.tcp_timestamps = 1net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 0net.ipv4.tcp_mtu_probing = 1# 生效sysctl -p

4.1.5 配置NGINX repo

❕ 注意:

本节命令可以根据具体情况, 在公司内部 repo 仓库机器上进行操作.

其他机器只需要配置内部 repo 地址即可.

键入以下 zypper 命令以添加 SLES 的 zypper 存储库

$ sudo zypper addrepo -G -t yum -c 'http://nginx.org/packages/sles/12' nginx

接下来，您必须验证数字签名以保持下载包的完整性和来源。使用wget命令获取nginx签名密钥：

$ wget http://nginx.org/keys/nginx_signing.key

示例输出:

--2020-01-09 23:48:48--  http://nginx.org/keys/nginx_signing.keyResolving nginx.org (nginx.org)... 206.251.255.63, 95.211.80.227, 2001:1af8:4060:a004:21::e3, ...Connecting to nginx.org (nginx.org)|206.251.255.63|:80... connected.HTTP request sent, awaiting response... 200 OKLength: 1561 (1.5K) [text/plain]Saving to: ‘nginx_signing.key’ 100%[==================================================>] 1,561       --.-K/s   in 0s       2020-01-09 23:48:49 (117 MB/s) - ‘nginx_signing.key’ saved [1561/1561]

使用rpm命令将密钥导入rpm：

$ sudo rpm --import nginx_signing.key

4.1.6 SUSE 上安装NGINX

键入以下 zypper 命令：

$ sudo zypper install nginx=1.16.1

4.1.7 可选: 配置防火墙

❕ 注意:

如果机房流量入口有其他专用防火墙, 则可以关闭 nginx 服务器上的防火墙, 且不需要执行此步骤.

首先创建Nginx特定服务的配置文件，使用vi命令等文本编辑器打开端口80:

$ sudo vi /etc/sysconfig/SuSEfirewall2.d/services/nginx

添加以下配置：

## Name: Nginx web server## Description: Open ports for Nginx Server # space separated list of allowed TCP portsTCP="http"

(如果不需要 HTTPS 支持，则只需要允许 TCP 端口号 80 上的通信。)保存并退出 VI/VIM 文本编辑器。现在，只需运行以下命令打开端口80：

$ sudo yast firewall

必须使用 TAB 和箭头键在 YaST 中跳转。在 YaST 中，跳转到允许的服务，然后按 Enter 键：

使用 TAB 跳转到“Allowed Services”，然后按向下箭头键选择 Nginx web server，然后按回车键。必须按 Alt-A 来将Nginx服务器添加到防火墙：

按 Alt-N 和 Alt-F 保存并完成 SLES 上的防火墙设置。返回 shell 提示符后，列出 sle 上的所有 iptables 规则：

$ sudo iptables -S

示例输出:

-A input_ext -p tcp -m limit --limit 3/min -m tcp --dport 80 --tcp-flags FIN,SYN,RST,ACK SYN -j LOG --log-prefix "SFW2-INext-ACC-TCP " --log-tcp-options --log-ip-options-A input_ext -p tcp -m tcp --dport 80 -j ACCEPT

使用 sudo 命令和 grep 命令的组合来确定端口 80 是否打开：

sudo sh -c 'iptables -L -n -v | grep :80'

4.1.8 启动 NGINX Server

键入以下 systemctl 命令以在系统启动时启用 Nginx： (开机自启)

$ sudo systemctl enable nginx

启动 Nginx web 服务器：

$ sudo systemctl start nginx

验证:

$ systemctl status nginx

要判断 80 端口是否监听, 运行以下 netstat 命令或 ss 命令:

$ sudo netstat -tulpn | grep :80$ sudo ss -tulpn | grep :80

4.1.9 NGINX 基础操作

停止:

$ sudo systemctl stop nginx

启动:

$ sudo systemctl start nginx

重新启动服务：

$ sudo systemctl restart nginx

更改配置后重新加载 Ngnix：

$ sudo systemctl reload nginx

ℹ️ 建议:

配置更新后使用 reload 来重新加载nginx.

访问 nginx 页面:

假设 NGINX IP为: 192.168.0.1. 使用浏览器或 curl 访问:

http://serve_IPhttp://your-domainhttp://192.168.0.1

$ curl -I 192.168.122.43

示例输出:

HTTP/1.1 200 OKServer: nginx/1.16.1Date: Sat, 03 Feb 2020 19:18:53 GMTContent-Type: text/htmlContent-Length: 612Last-Modified: Tue, 17 Oct 2019 13:30:50 GMTConnection: keep-aliveETag: "59e6060a-264"Accept-Ranges: bytes

4.1.10 查找有关 SLES 上 Nginx 配置文件的信息

现在 Nginx 已经启动并运行了。接下来可以定制配置。

SLES 的服务器配置文件:

• /etc/nginx/: nginx 默认配置目录
• /etc/nginx/nginx.conf: nginx 主配置文件
• /etc/nginx/conf.d/default.conf: 默认 virtual host 的配置

修改主配置:

$ sudo vi /etc/nginx/nginx.conf

4.1.11 NGINX 日志

• /var/log/nginx/access.log: 访问日志
• /var/log/nginx/error.log: 错误日志

4.1.12 nginx.conf

主配置文件详细说明如下:

#### 全局块 开始 ###### 配置允许运行Nginx服务器的用户和用户组#user  nginx nginx;# 配置允许Nginx进程生成的worker process数worker_processes  4;#worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;# 配置Nginx服务器运行时的错误日志文件存放路径和名称#error_log  logs/error.log;error_log  logs/error.log  info;# 配置Nginx服务器运行时的pid文件存放路径和名称pid        logs/nginx.pid;#### 全局块 结束 ######### events块 开始 ####events {    # 配置事件驱动模型    use epoll;    accept_mutex off;    multi_accept off;    worker_connections  65535;}#### events块 结束 ######## http块 开始 ####http {    # 定义MIME-Type    include       mime.types;    default_type  application/octet-stream;    # 配置请求处理日志的格式    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                      '$status $body_bytes_sent $request_time $upstream_response_time "$http_referer" '                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for" "$host"';    access_log  logs/access.log  main;    # 配置允许使用sendfile方式传输    sendfile        on;    #tcp_nopush     on;    # 配置连接超时时间    #keepalive_timeout  0;    keepalive_timeout  65;    # nginx允许的客户端请求头部的缓冲区大小    client_header_buffer_size 4k;    # gzip conf    gzip  on;    gzip_min_length 1024;    gzip_buffers 32 4k;    gzip_http_version 1.1;    gzip_comp_level 6;    gzip_types text/plain application/xml image/x-icon image/svg+xml image/png text/css image/jpeg image/gif application/x-javascript application/javascript application/json;    gzip_vary on;    gzip_disable "MSIE [1-6]\.";    # security    port_in_redirect off;    server_tokens off;    # proxy buffer     proxy_buffers 8 4k;    proxy_buffer_size 4k;    proxy_temp_file_write_size 4k;    proxy_temp_path proxy_temp;    # proxy cache    # proxy_cache_path cache/ keys_zone=cache_all:10m;    #### server块 开始 ####    ## 配置虚拟主机localhost    server {        listen       80 reuseport;        server_name  localhost;        #charset koi8-r;        access_log  logs/host.access.log  main;        location / {           root   html;            index  index.html index.htm;        }        error_page  404              /404.html;        # redirect server error pages to the static page /50x.html        #        error_page   500 502 503 504  /50x.html;        location = /50x.html {            root   html;        }    }#### server 块 结束 ####    # HTTPS server    #    #server {    #    listen       443 ssl;    #    server_name  localhost;    #    ssl_certificate      cert.pem;    #    ssl_certificate_key  cert.key;    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;    #    ssl_session_timeout  5m;    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;    #    location / {    #        root   html;    #        index  index.html index.htm;    #    }    #}    # virtual hosts    include conf.d/default.conf;}#### http块 结束 ####

✔️ 建议:

为了保证主配置文件的干净. 建议通过 include conf.d/default.conf; 类似这样的方式来引入其他virtual hosts配置.

4.1.13 日志转储

1. sudo vi /etc/logrotate.d/nginx

2. 编辑内容:

   /var/log/nginx/*.log {    daily    rotate 90  # 保留90天, 按需调整    create    dateext    #compress  # 是否启用压缩, 按需调整    #minsize 1M    #create 0644 nginx nginx  # nginx日志所属用户和组, 按需调整    # copytruncate   用于还在打开中的日志文件，把当前日志备份并截断；是先拷贝再清空的方式，拷贝和清空之间有一个时间差，可能会丢失部分日志数据。    # delaycompress 和compress 一起使用时，转储的日志文件到下一次转储时才压缩    missingok    ifempty # default    nomail    #noolddir # default    sharedscripts   # 运行postrotate脚本，作用是在所有日志都轮转后统一执行一次脚本。如果没有配置这个，那么每个日志轮转后都会执行一次脚本    postrotate  # 在logrotate转储之后需要执行的指令，例如重新启动 (kill -HUP) 某个服务！必须独立成行        if [ -f /var/log/nginx/nginx.pid ]; then            kill -USR1 `cat /var/log/nginx/nginx.pid`        fi    endscript}

3. 强制运行一次来测试:logrotate -f -v /etc/logrotate.d/nginx(对应目录只能 user 有w权限, 否则会报错)

4. 配置好即可, logrotate 会自动读取/etc/logrotate.d的配置并自动执行.

? 备注:

cron.daily 会在 3:22+(5,45) 这个时间段执行

4.2 NGINX + Keepalived配置

ℹ️ 假定:

假设相关IP如下:

1. VIP: 192.168.0.100
2. NGINX – 主IP: 192.168.0.1
3. NGINX – 从IP: 192.168.0.2
4. NGINX – 主从的IP对应的网卡为 eth0

4.2.1 Keepalived 安装配置

$ sudo zypper install keepalived=2.0.10

4.2.2 Keepalived 配置

Keepalived启动默认读取配置文件路径 /etc/keepalived/keepalived.conf ,添加配置文件:

sudo vi /etc/keepalived/keepalived.conf

NGINX – 主 机器配置如下:

vrrp_script chk_nginx {    script "/etc/keepalived/nginx_pid.sh" # 检测nginx状态的脚本路径    interval 2    weight -20     fall 3}vrrp_instance VI_1 {    state MASTER # 从机为 BACKUP    interface eth0  # 具体的网卡接口看情况进行填写    virtual_router_id 51     priority 110 # 备机权值为100    advert_int 1    authentication {    auth_type PASS    auth_pass 123456    }    track_script {        chk_nginx    }    virtual_ipaddress {    192.168.0.100/24 brd 192.168.0.255 dev eth0 label eth0:vip  # 根据实际情况进行修改    }}

配置说明如下:

1. weight -20: keepalived 配置里 priority 110 是初始权重；主的初始设置了 110，备的设置了 100；如果检测失败，权重 -20. 主从切换.

2. virtual_router_id 51 自己定义的虚拟路由的id。vrrp_instance VI_1 块中 virtual_router_id 指令的值 51 是一个示例值;根据需要改变它，使其在您的环境中独一无二。

3. 添加

NGINX – 从 机器配置如下:

vrrp_script chk_nginx {    script "/etc/keepalived/nginx_pid.sh" # 检测nginx状态的脚本路径    interval 2    weight -20}vrrp_instance VI_1 {    state BACKUP # 辅机为 BACKUP    interface eth0  # 具体的网卡接口看情况进行填写    virtual_router_id 51    priority 100 # 备机权值为100    advert_int 1    authentication {    auth_type PASS    auth_pass 123456    }    track_script {        chk_nginx    }    virtual_ipaddress {    192.168.0.100/24 brd 192.168.0.255 dev eth0 label eth0:vip  # 根据实际情况进行修改    }}

4.2.3 配置检测脚本

❕ 备注:

使用 root 用户

配置检测脚本: /etc/keepalived/nginx_pid.sh

#!/bin/bashA=`ps -C nginx --no-header|wc -l`if [ $A -eq 0 ]then   systemctl start nginx   exit 1else    exit 0fi

赋予执行权限: chmod 750 /etc/keepalived/nginx_pid.sh

4.2.4 启动 Keepalived

键入以下 systemctl 命令以在系统启动时启用 keepalived： (开机自启)

$ sudo systemctl enable keepalived

启动 Nginx web 服务器：

$ sudo systemctl start keepalived

验证:

$ systemctl status keepalived

4.2.4 显示节点状态

要查看当前哪个节点是给定 VIP 的主节点，请在定义 VRRP 实例的接口上运行命令 ip addr show（在以下命令中，eth0节点suse12-1和上的接口suse12-2）：

suse12-1 # ip addr show eth02: eth0:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state     UP qlen 1000    link/ether 52:54:00:33:a5:a5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff    inet 192.168.0.1/24 brd 192.168.0.255 scope global dynamic eth0       valid_lft 3071sec preferred_lft 3071sec    inet 192.168.0.100/32 scope global eth0       valid_lft forever preferred_lft foreversuse12-2 # ip addr show eth02: eth0:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state     UP qlen 1000    link/ether 52:54:00:33:a5:87 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff    inet 192.168.0.2/24 brd 192.168.0.255 scope global eth0       valid_lft forever preferred_lft forever

在此输出中，第二行 inet 表示 suse12-1 是主节点, 已为其分配了已定义的 VIP(192.168.0.100）。inet 输出中的其他行显示主节点的实际IP地址（192.168.0.1）和备用(或 从)节点的IP地址（192.168.0.2）。

至此, nginx + keepalived 的负载均衡层高可用已经配置完成.

4.3 NGINX -> 应用服务层 转发配置

ℹ️ 假定:

假设应用系统的相关信息如下:

1. 请求及业务协议为HTTP协议;
2. 应用系统节点1 IP为: 172.30.0.1
3. 应用系统节点2 IP为: 172.30.0.2
4. 业务系统监听端口为: 8080

4.3.1 修改配置文件

以 mes 系统高可用配置为例(协议为 HTTP 协议), 新增 /etc/nginx/conf.d/mes.conf:

# mes accessupstream mes{   # ip_hash;  # 源地址会话保持, 按需开启   server 172.30.0.1:8080;   server 172.30.0.2:8080;}server {    listen       80;    #server_name  mes.example.com 192.168.0.100;  # server_name为对应的访问域名, 按需开启    #set max uploading file size to 20m    client_max_body_size 20m;    #charset koi8-r;    # keepalive    # 设置代理的HTTP协议版本（默认是1.0版本）    proxy_http_version 1.1;    # 按需调整    # 允许重新定义或追加字段到传递给代理服务器的请求头信息（默认是close）    proxy_set_header Connection "";    proxy_set_header HOST $http_host;    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;    proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;    access_log  logs/mes_access.log main buffer=16k flush=5m;    error_log logs/mes_error.log;    location / {        #root   html;        #index  index.html index.htm;       proxy_pass http://mes;        #proxy_redirect off;        # proxy_cache cache_all;    }    #error_page  404              /404.html;    # redirect server error pages to the static page /50x.html    #    #error_page   500 502 503 504  /50x.html;    #location = /50x.html {    #    root   html;    #}}

4.3.2 主配置文件 include

在 http 块新增如下内容

include conf.d/mes.conf;

4.3.2 重新加载 nginx

更改配置后重新加载Ngnix使配置生效：

sudo systemctl reload nginx

4.3.3 验证

通过 VIP 进行访问, 查看对应应用系统日志, 观察是否 2 个节点都接收到请求.

五 变更控制流程

❗ 严格遵循 制造业本公司的变更控制规范. 进行相关的变更控制和审批流程.

一个新的应用需要上线或者变更，通常涉及以下步骤：

可以随时实施的变更:

1. 系统项目组需至少提供端口、路径、后端地址(域名可选);
2. 在 /etc/nginx/conf.d 中增加一个配置文件;
3. 在 /etc/nginx/nginx.conf 中增加一个 include，指向新增的配置文件;

❗ 需要在变更窗口进行的变更:

1. 重新载入(sudo systemctl reload nginx)配置.
2. 通知用户, 访问的 Server IP 由: 原应用服务器 IP 调整为 NGINX 的 VIP.
3. 修改客户端和浏览器配置, 访问的 Server IP 由: 原应用服务器 IP 调整为 NGINX 的 VIP.
4. 验证变更是否成功.

5.1 回退步骤

回退较为简单, 步骤如下:

1. 通知用户, 访问的 Server IP 调整为: 原应用服务器 IP.
2. 修改客户端和浏览器配置, 访问的 Server IP 调整为: 原应用服务器 IP.
3. 回退完成
4. 验证回退是否成功.

参考文件

三人行, 必有我师; 知识共享, 天下为公. 本文由东风微鸣技术博客 EWhisper.cn 编写.