Nginx系列(7) —— Nginx配置高可用集群

Nginx 配置 —— 高可用集群

CAP 原则

CAP原则又称CAP定理，指的是在一个分布式系统中，一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（Partition tolerance）。CAP 原则指的是，这三个要素最多只能同时实现两点，不可能三者兼顾。

一致性（C）： 在分布式系统中的所有数据备份，在同一时刻是否同样的值。（等同于所有节点访问同一份最新的数据副本）

可用性（A）： 在集群中一部分节点故障后，集群整体是否还能响应客户端的读写请求。（对数据更新具备高可用性）

分区容忍性（P）： 以实际效果而言，分区相当于对通信的时限要求。系统如果不能在时限内达成数据一致性，就意味着发生了分区的情况，必须就当前操作在C和A之间做出选择。

CAP 的特点

（1）CAP关注的是数据，而不是整个系统。比如账号信息是CP，而用户资料是AP。

（2）CAP是忽略网络延迟的。数据复制是有延迟的，即时在内网也有几毫秒，对于金钱和秒杀类的场景，一致性C是无法完美实现的。但并不是说这类业务不能做分布式，可以把同一用户、同一商品放在同一个机器，同一用户做不了分布式，但是整个业务是个做的，比如根据uid分布在不同机器。

（3）正常情况下，是可以同时满足CAP的。P强调的是网络分区错误时，CA二选一。但是在网络正常情况下，CAP就可以同时满足。分区故障时，选择CP的，节点1可以注册，节点2不可以注册，可以节点1打日志，恢复注册后同步到节点2，CA同时存在。选择AP的，节点1和节点2是用户两次不同的修改，恢复后可以根据时间优先来进行覆盖，最终达到同时满足AP。

BASE

BA（基本可用）和S（软状态）和E（最终一致性）。是对CAP理论的AP的补充。AP分区时放弃的是网络分区这段时间的一致性，但恢复后最终会一致。

（1）基本可用：允许损失部分可用性，保证核心可用。如可以不注册，但是要保证登陆，否则影响更大。

（2）软状态：允许出现中间状态，不影响整体可用性。这种中间状态就是CAP理论的数据不一致。

（3）最终一致性：数据同步一定是有延迟的，只要保证最终一致性即可。如注册后不超过一分钟可以在各个节点登陆。明星发微博后可以三十分钟内同步到所有用户

高可用存储——双机架构

1、主备： 简单，但是浪费资源，手动扶正。 2、主从： 主挂后可以继续读，但客户端调用时需要知道谁主谁从。故障后需要人工扶正。 3、双机切换： 在主备和主从上加入了切换功能，数据库自己做还是加入第三方、状态如何传递、如何判定故障、自动还是半自动、是否切换角色。 4、互链式： 主备之间除了数据同步，还要状态同步，可以是网络连接和有线连接等VIP自动飘移。但是这个链接管理是难点，可能出现两个都是主。 5、中介式： 引入第三方，弥补互链式缺点。 6、模拟式： 备机当作客户端访问主机。 7、主主： 客户端任写其一，主主互相同步，不做状态和切换。缺点是主键和数据冲突，如用户id商品库存等无法这么做。

其他概念

降级： 指服务内部处理方案，如关闭注册、看帖不能发帖、应用日志接口。有内部提供URL和独立模块实现的方式。

熔断： 指依赖的其他服务异常。实现的机制是要对对方服务采样统计，设计阈值。

限流： 基于流量限流如1分钟超过一万就丢弃；基于资源限流如负载高低和队列容量等。

问题引入

当我们使用一个 Nginx 来为一个 Tomcat 集群做负载均衡时，突然间，这个 Nginx 服务器宕机了，该怎么办！！！此时，我们所有的访问均无法正常到达相应的服务器。此时为了防止这种情况的出现，我们需要另一个 Nginx 服务器作为备用。

KeepAlived

keepalived 是基于 vrrp 协议的一款高可用软件。keepalived 有一台主服务器和和多个备份服务器。在主服务器和备份服务器上部署相同的服务配置，使用一个虚拟 ip 地址对外提供服务，当主服务器出现故障时，虚拟 ip 会自动切换到备份服务器。

TIP VRRP （Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）。主要为了解决静态路由高可用问题。

使用 keepalived 配置主备模式的高可用 Nginx 集群

为了防止某一台 linux 服务器宕机，我们需要在两台服务器上都进行 Nginx 和 keepalived 的安装。

假如一台服务器的ip地址为 192.168.17.129，另一台服务器的 ip地址为 192.168.17.131。

然后我们需要在这两台服务器上都安装 Nginx 和 keepalived

安装 keepalived

# 安装keepalived
yum install keepalived -y
# 查看keepalived 是否安装成功
rpm -q -a keepalived

修改配置文件

# 打开 keepalived 配置文件
vi /etc/keepalived/keepalived.conf

将配置文件内的内容进行修改

以主服务器的 keepalived 配置文件为例

global_defs {
    notification_email {
        acassen@firewall.loc
        failover@firewall.loc
        sysadmin@firewall.loc
    }
    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    smtp_server 192.168.17.129 // 本机的ip地址
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL // 访问到主机
}
vrrp_script chk_http_port {
    script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
    interval 2 #（检测脚本执行的间隔）
    weight -20 # 代表当主服务器出现故障时，主服务器权重降低20
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP
    interface ens33 //网卡
    virtual_router_id 51 # 主、备机的 virtual_router_id 必须相同
    priority 90 # 主、备机取不同的优先级，主机值较大，备份机值较小
    advert_int 1

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.17.50 // VRRP H 虚拟地址
    }
}

注 网卡的查看方式 使用 ifconfig 命令 其中 ruoter_id 是服务器的一个名字，我么可以使用 vim 修改 host 文件添加相应的id

# 打开 host 文件
vi /etc/hosts

然后我们在末尾添加上

127.0.0.1 LVS_DEVEL

添加脚本代码

# linux 检测脚本代码，改脚本主要用于检测 Nginx 是否还处于运行状态
# 注意创建的脚本要放在 /usr/local/src/目录下，名称为 nginx_check.sh
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx –no-header |wc -l`
if [ $A -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

当一切配置完成后启动 Nginx 和 keepalived

# 启动 Nginx
cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx
# 启动 keepalived
systemctl start keepalived.service