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Nginx 实现动态负载均衡(Nginx-1.10.1 + Consul v0.6.4)

IP云
IP云V管理员/2 阅读
08/07
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一直也没有找到合适的类似Socat + Haproxy 的组合能用在Nginx,后来发现了Nginx的几个模块，但是也存在各种不足. 而且Nginx 在大流量的情况下nginx -s reload 是有15% 以上的损耗,并且work线程要处理完以后才会退出，并生成新的线程去处理连接. 作为Ha转发器是不是很蛋疼？最后觉得还是nginx_upsync_module 能够通过命令行来平滑上下线主机的需求, 之后就来怎么使用吧.

https://www.cnblogs.com/beyondbit/p/6063132.html # 感谢这位作者

1 ) 几种Nginx 上下线模块说明:

## 1.1) 因为nginx本身并没有提供这些上下线API，需要openresty并配合一些第三方扩展来实现
Tengine 的Dyups模块(ngx_http_dyups_module)。
新浪微博的Upsync+Consul 实现动态负载均衡。
OpenResty的balancer_by_lua(又拍云使用其开源的slardar(Consul balancer_by_lua))。ngx_http_dyups_module (https://github.com/yzprofile/ngx_http_dyups_module) # 提供了粗粒度的upstream管理方法，可以对整个upstream进行新增，删除。
lua-upstream-nginx-module (https://github.com/openresty/lua-upstream-nginx-module) #则提供了细粒度的管理方式，可以对某一个服务IP进行管理，其中提供的set_peer_down方法，可以对upstream中的某个ip进行上下线。
ngx_dynamic_upstream (https://github.com/cubicdaiya/ngx_dynamic_upstream) #这些插件有一个共同点，那就是在不需要重启nginx的基础上， 动态修改nginx的配置.最终决定使用 微博的 Nginx + Upsync + Consul 这个方案，主要考虑了配置持久化的问题和注册中心挂了,是否影响生产的问题.正好可以达到效果所以最后决定采用这个方案. ## 1.2) Github上开源的 Lua + nginx 上下线的项目:
https://github.com/firstep/grayscale

2 ) 实验环境 ：

主机名域名端口软件内网IP功能系统
bj-node-1con.linux08.com8500Consul_0.6.410.10.78.17注册中心Centos 7 x64
bj-master-1www.linux08.com80Nginx + upsync10.10.123.235nginx 分发Centos 7 x64
cli-1空80nginx web10.10.16.182web服务Centos 7 x64
cli-2空80nginx web10.10.185.201web服务Centos 7 x64

2.2） 环境说明：
2.2.1) 四台主机要互相可以连通. cli-1和cli-2 安装好nginx-1.10.1，并配置好首页文件随便写点内容用来区别主机.
2.2.2) 提前做好防火墙策略,实验就开放所有端口给办公IP.（注意网络安全尤其是Consul web 权限管理太弱了）. 2.3） 使用模块:
nginx-upsync-module # 与consul交换数据模块,配合Consul组成nginx upstream 平滑上下线主机功能(新浪开发)。
nginx_upstream_check_module # 探测nginx upstream 组内主机并显示Web的模块(阿里开发).2.4） 版本说明：
Nginx 对插件的版本要求很高, 其他的试了几次都没有把两种软件都加入到Nginx里并编译成功的. 最后看了几个文章发现都是用下面的版本号来做的,
Nginx-1.10.1
Consul_0.6.4_linux_amd64
nginx_upstream_check_module # 这个里面的补丁包都写了版本号, 尽量按照教程来.本次使用（check_1.9.2+.patch ）

3 ) 安装Nginx 并添加模块：

cd /data/src/
3.1 )下载nginx源码:
wget http://nginx.org/download/nginx-1.10.1.tar.gz3.2) 下载nginx_upstream_check_module 模块:
git clone https://github.com/xiaokai-wang/nginx_upstream_check_module3.2) 下载 nginx-upsync-module ：
wget https://codeload.github.com/weibocom/nginx-upsync-module/tar.gz/v2.1.23.4） 解压缩软件:
tar -zxf nginx-1.10.1.tar.gz
tar -zxf v2.1.2 3.5） 安装依赖包:
yum -y install libpcre3 libpcre3-dev ruby zlib1g-dev patch openssl openssl-devel pcre pcre-devel 3.6) 给Nginx 打补丁(nginx_upstream_check_module):
** 注意 ** 此补丁适用于nginx-1.10+ (一定要用这个版本)：
cd /data/src/nginx-1.10.1/
patch -p0 < /data/src/nginx_upstream_check_module/check_1.9.2+.patch 如下显示即打补丁成功:
[root@bj-master-1 nginx-1.10.1]# patch -p0 < /data/src/nginx_upstream_check_module/check_1.9.2+.patch
patching file src/http/modules/ngx_http_upstream_hash_module.c
patching file src/http/modules/ngx_http_upstream_ip_hash_module.c
patching file src/http/modules/ngx_http_upstream_least_conn_module.c
patching file src/http/ngx_http_upstream_round_robin.c
patching file src/http/ngx_http_upstream_round_robin.h3.7）编译安装nginx:
groupadd -g 1001 work
useradd -u 1001 -g 1001 work
echo '123456' | passwd --stdin work cd /data/src/nginx-1.10.1/
./configure --user=work --group=work --prefix=/data/work/nginx \
--with-http_ssl_module --with-pcre \
--with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_realip_module --with-http_sub_module \
--add-module=/data/src/nginx_upstream_check_module \
--add-module=/data/src/nginx-upsync-module-2.1.2 make -j 2 && make install ** 注意 ** --add-module= 后边跟着的都是补丁和模块的源码包路径. 版本号补丁要写正确,如果是新版本的话请自行核对. 测试看Nginx 是否添加模块成功： [root@bj-master-1 sbin]# ./nginx -V
nginx version: nginx/1.10.1
built by gcc 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC)
built with OpenSSL 1.0.2k-fips 26 Jan 2017
TLS SNI support enabled
configure arguments: --user=work --group=work --prefix=/data/work/nginx --with-http_ssl_module --with-pcre --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-http_gzip_static_module --with-http_realip_module --with-http_sub_module --add-module=/data/src/nginx_upstream_check_module --add-module=/data/src/nginx-upsync-module-2.1.2



4 ) 安装Consul_0.6.4并启动：

4.1) 下载Consul_0.6.4:
wget https://releases.hashicorp.com/consul/0.6.4/consul_0.6.4_linux_amd64.zip4.2) 安装并启动Consul_0.6.4：
unzip consul_0.6.4_linux_amd64.zip
mkdir -p /data/soft/consul/data; mv consul /data/soft/consul/
cd /data/soft/consul
./consul agent -server -ui -bootstrap-expect=1 -syslog -bind=10.10.78.17 -client=0.0.0.0 -data-dir=/data/soft/consul/data -log-level=debug &4.3) Condul 启动脚本：
cd /data/soft/consul/
vim start.sh #!/bin/bash
cd /data/soft/consul
nohup ./consul agent -server -ui -bootstrap-expect=1 -syslog -bind=10.10.78.17 -client=0.0.0.0 \
-data-dir=/data/soft/consul/data -log-level=debug & chmod 755 start.sh
sh start.sh4.5）查看Consul 启动日志：
tail -f -n nohup.log
2020/12/21 18:43:02 [INFO] raft: Node at 10.10.78.17:8300 [Follower] entering Follower state
2020/12/21 18:43:02 [INFO] serf: EventMemberJoin: bj-node-1 10.10.78.17
2020/12/21 18:43:02 [INFO] serf: EventMemberJoin: bj-node-1.dc1 10.10.78.17
2020/12/21 18:43:02 [INFO] consul: adding LAN server bj-node-1 (Addr: 10.10.78.17:8300) (DC: dc1)
2020/12/21 18:43:02 [INFO] consul: adding WAN server bj-node-1.dc1 (Addr: 10.10.78.17:8300) (DC: dc1)
2020/12/21 18:43:02 [ERR] agent: failed to sync remote state: No cluster leader
2020/12/21 18:43:03 [WARN] raft: Heartbeat timeout reached, starting election
2020/12/21 18:43:03 [INFO] raft: Node at 10.10.78.17:8300 [Candidate] entering Candidate state
2020/12/21 18:43:03 [DEBUG] raft: Votes needed: 1
2020/12/21 18:43:03 [DEBUG] raft: Vote granted from 10.10.78.17:8300. Tally: 1
2020/12/21 18:43:03 [INFO] raft: Election won. Tally: 1
2020/12/21 18:43:03 [INFO] raft: Node at 10.10.78.17:8300 [Leader] entering Leader state
2020/12/21 18:43:03 [INFO] consul: cluster leadership acquired
2020/12/21 18:43:03 [INFO] consul: New leader elected: bj-node-1
2020/12/21 18:43:03 [INFO] raft: Disabling EnableSingleNode (bootstrap)
2020/12/21 18:43:03 [DEBUG] raft: Node 10.10.78.17:8300 updated peer set (2): [10.10.78.17:8300]
2020/12/21 18:43:03 [DEBUG] raft: Node 10.10.78.17:8300 updated peer set (2): [10.10.78.17:8300]
2020/12/21 18:43:03 [DEBUG] consul: reset tombstone GC to index 6
2020/12/21 18:43:03 [DEBUG] agent: Service 'consul' in sync
2020/12/21 18:43:03 [INFO] agent: Synced node info4.6） 访问Consul web 管理界面(web 端口8500):
http://con.linux08.com:8500/ui/



5 ) 配置Nginx upstream 并联动Consul:

## 5.1) 修改Nginx 配置文件：
vim /data/work/nginx/conf/nginx.confuser work work;
worker_processes auto;error_log /data/work/nginx/logs/error.log;#pid logs/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 60000;events {
use epoll;
worker_connections 60000;
}http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
charset utf-8; log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local]$upstream_addr-$upstream_status-$request_time'
'-$upstream_response_time-$bytes_sent-$gzip_ratio "$host$request_uri" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; log_format upstream '$time_iso8601 $http_x_forwarded_for $host $upstream_response_time $request $status $upstream_addr'; access_log /data/logs/nginx/access.log main; types_hash_max_size 2048;
sendfile on; .......... 此处省略部分配置..........######################### Server ##############################upstream con_server { # upstream 名字 很重要,consul Key 最好以这个命名.
server 127.0.0.1:11111; # 这行就是一个占位的, 没有它无法启动.
upsync 10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/ upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;
upsync_dump_path /data/work/nginx/conf/servers/con_server.conf; # 将注册中心(Condul)的内容持久化到本地，下面的要和这个保持一致. include /data/work/nginx/conf/servers/con_server.conf; # 引入持久化的配置文件,即使注册中心挂了服务依然可以运行. 目录和文件必须存在才能正常启动获取注册中心的信息.
check interval=5000 rise=1 fall=3 timeout=4000 type=http port=80; # upstream check 模块的必要选项,有了这些web status 才能显示.
}server {
listen 80;
server_name www.linux08.com; location / {
proxy_next_upstream http_404 http_500 http_502 http_503 http_504 error timeout invalid_header;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header Host $host;
proxy_read_timeout 30s;
proxy_connect_timeout 10s;
proxy_pass http://con_server/;
}}server {
listen 80;
server_name status.linux08.com; location / {
check_status;
# allow 0.0.0.0;
# deny all; auth_basic "login";
auth_basic_user_file /data/work/nginx/conf/.htpasswd;
}
}
}## 5.2）创建备份配置文件目录并创建备份配置文件:
mkdir -p /data/work/nginx/conf/servers/ # 创建备份配置文件目录 (很重要启动前必须存在)
touch /data/work/nginx/conf/servers/con_server.conf # 创建备份配置文件,文件名就是server里面配置 (很重要启动前必须存在)
mkdir -p /data/logs/nginx/ # 创建日志文件目录## 5.3）状态页验证创建：
yum install httpd-tools -y
htpasswd -bcm /data/work/nginx/conf/.htpasswd root 123456 # 最后2位是 账号和密码[root@bj-master-1 conf]# htpasswd -bcm /data/work/nginx/conf/.htpasswd root 123456
Adding password for user root## 5.4) 启动nginx：
/data/work/nginx/sbin/nginx -t
/data/work/nginx/sbin/nginx ## 5.5）向Consul server () 添加主机：
curl -X PUT -d '{"weight":1, "max_fails":2, "fail_timeout":3}' 10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/10.10.16.182:80
curl -X PUT -d '{"weight":1, "max_fails":2, "fail_timeout":3}' 10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/10.10.185.201:80[root@bj-master-1 nginx]# curl -X PUT -d '{"weight":1, "max_fails":2, "fail_timeout":3}' 10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/10.10.16.182:80
true## 5.6) 下线Consul server 主机：
curl -X DELETE http://10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/10.10.16.182:80
curl -X DELETE http://10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/10.10.185.201:80
** 注意: 每个组最好不要所有主机下线,否则无法提供服务.[root@bj-master-1 nginx]# curl -X DELETE http://10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/10.10.16.182:80
true ## 提交的信息没问题，命令会返回true. 反复提交也不报错, 只会覆盖.## 5.7) 命令行获取结果：
curl -s http://10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/?recurse[root@bj-master-1 nginx]# curl -s http://10.10.78.17:8500/v1/kv/upstreams/con_server/?recurse
[{"LockIndex":0,"Key":"upstreams/con_server/10.10.16.182:80","Flags":0,"Value":"eyJ3ZWlnaHQiOjEsICJtYXhfZmFpbHMiOjIsICJmYWlsX3RpbWVvdXQiOjN9","CreateIndex":9616,"ModifyIndex":9623},{"LockIndex":0,"Key":"upstreams/con_server/10.10.185.201:80","Flags":0,"Value":"eyJ3ZWlnaHQiOjEsICJtYXhfZmFpbHMiOjIsICJmYWlsX3RpbWVvdXQiOjN9","CreateIndex":5311,"ModifyIndex":5311}][root@bj-master-1 nginx]# ## 5.8) 测试结果：访问 www.linux08.com 内容会在 web1 和 web2 之间切换, 用命令下线一台主机,再次刷新 只能显示一台在线.同时在status.linux08.com 页面上查看信息



6 ) Nginx status 介绍:

## 6.1 ) status 页面内容介绍:
server number # 后端服务器的数量
generation # Nginx reload的次数
Index # 服务器的索引
Upstream # 在配置中upstream的名称
Name # 服务器IP
Status # 服务器的状态
Rise # 服务器连续检查成功的次数
Fall # 连续检查失败的次数
Check type # 检查的方式
Check port # 后端专门为健康检查设置的端口

7 ) Nginx check status 配置参数介绍：

## 7.1 ) Nginx 配置文件内容
......
check interval=5000 rise=1 fall=3 timeout=4000 type=http port=80;
#每隔5秒检查后端真实节点状态，成功1次为up状态，失败3次为down状态，超时时间为4秒，检查类型为http check_http_send "HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"; # 该指令可以让负载均衡器模拟向后端realserver发送，监控检测的http包，模拟LVS的检测。
check_http_expect_alive http_2xx http_3xx; # 返回指定HTTP code，符合预期就算检测成功
# 返回2xx，3xx状态码为正常状态，其它状态码为down状态
......## 7.2 ) 配置参数语法介绍：
Syntax: check interval=milliseconds [fall=count] [rise=count] [timeout=milliseconds] [default_down=true|false] [type=tcp|http|ssl_hello|mysql|ajp] [port=check_port]
Default: 如果没有配置参数，默认值是：interval=30000 fall=5 rise=2 timeout=1000 default_down=true type=tcp
Context: upstreamcheck interval 指令可以打开后端服务器的健康检查功能， 指令后面的参数意义是：interval： # 向后端发送的健康检查包的间隔，单位为毫秒。
fall(fall_count): # 如果连续失败次数达到fall_count，服务器就被认为是down。
rise(rise_count): # 如果连续成功次数达到rise_count，服务器就被认为是up。
timeout: # 后端健康请求的超时时间，单位为毫秒。
default_down: # 设定初始时服务器的状态，如果是true，就说明默认是down的，如果是false，就是up的。默认值是true，也就是一开始服务器认为是不可用，要等健康检查包达到一定成功次数以后才会被认为是健康的。
type： # 健康检查包的类型，现在支持以下多种类型. tcp：简单的tcp连接，如果连接成功，就说明后端正常。
ssl_hello：发送一个初始的SSL hello包并接受服务器的SSL hello包。
http：发送HTTP请求，通过后端的回复包的状态来判断后端是否存活。
mysql: 向mysql服务器连接，通过接收服务器的greeting包来判断后端是否存活。
ajp：向后端发送AJP协议的Cping包，通过接收Cpong包来判断后端是否存活。port: # 指定后端服务器的检查端口。check_http_send： # 该指令可以让负载均衡器模拟向后端realserver发送，监控检测的http包，模拟LVS的检测。
check_http_expect_alive： # 返回2xx，3xx状态码为正常状态，其它状态码为down状态.