基于Linux高可用性負(fù)載均衡集群技術(shù)的研究與應(yīng)用

吳海明

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，Linux操作系統(tǒng)在市場上得到了廣泛的應(yīng)用。文章以CentOS操作系統(tǒng)為平臺，使用Nginx，Keepalived開源軟件實(shí)現(xiàn)了高可用性負(fù)載均衡集群，確保企業(yè)網(wǎng)站7×24小時穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：Linux；Keepalived；負(fù)載均衡；高可用集群

中圖分類號：TP316.81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0017-02

Abstract： With the rapid development of the Internet， Linux Operating System has been widely used in the market. In this paper， with the CentOS Operating System as the platform， adopts the Nginx and Keepalived open source software to achieve high availability load balancing cluster， so as to ensure the stable operation of enterprise Web site 724 hours.

Keywords： Linux； Keepalived； load balancing； highly available cluster

引言

企業(yè)信息化的發(fā)展伴隨著企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)網(wǎng)站的訪問量也隨著迅速增長，這背后也需要有大量的服務(wù)器來支撐，這對服務(wù)器的性能，可靠性要求高。在此種情況下，企業(yè)網(wǎng)站面對大量用戶訪問、高并發(fā)請求、硬件投入等問題。本文將從低成本、高擴(kuò)展、高可用、高性能的角度出發(fā)，探討使用負(fù)載均衡集和高可用性集群架構(gòu)，例如典型LAMP網(wǎng)站架構(gòu)。

1 集群基本概念

1.1 集群簡介

集群技術(shù)可以在付出較低成本的情況下獲得性能、可靠性、靈活性方面相對較高的收益，其任務(wù)調(diào)度則是集群系統(tǒng)中的核心技術(shù)。為什么要使用集群？低廉的設(shè)備組成計算機(jī)集群能做到大型機(jī)所做運(yùn)算處理能力的事，即高性能；在達(dá)到同樣性能需求條件下，采用計算機(jī)集群架構(gòu)比采用同等運(yùn)算能力的大型計算機(jī)具有更高的性價比，即價格有效性；當(dāng)服務(wù)負(fù)載、壓力增長時，針對集群系統(tǒng)進(jìn)行較簡單的擴(kuò)展即可滿足需求，即可伸縮性，還有高可用性、透明性、可管理性和可編程性特點(diǎn)。

1.2 負(fù)載均衡集群

負(fù)載均衡集群為企業(yè)提供了更為實(shí)用、性價比更高的系統(tǒng)架構(gòu)解決方案。負(fù)載均衡集群運(yùn)行時，一般是通過一個或多個前端負(fù)載均衡將客戶訪問的請求分發(fā)到后端的一組服務(wù)器上，從而達(dá)到整個系統(tǒng)的高性能和高可用性。負(fù)載均衡集群的作用包括：分擔(dān)用戶訪問請求的數(shù)據(jù)流量；保持業(yè)務(wù)連續(xù)性，即7×24小時服務(wù)；應(yīng)用于Web業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)庫等服務(wù)器的業(yè)務(wù)，本文所使用的負(fù)載均衡集群典型的開源軟件為Nginx。

1.3 高可用性集群

高可用性集群使服務(wù)器系統(tǒng)的運(yùn)行速度和響應(yīng)速度會盡可能更快。經(jīng)常利用在多臺機(jī)器上運(yùn)行的冗余節(jié)點(diǎn)和服務(wù)不相互跟蹤。如果某個節(jié)點(diǎn)失敗，它的替補(bǔ)將在幾秒鐘或更短時間內(nèi)接管它的職責(zé)。此過程并不影響整個集群的運(yùn)行。高可用性集群的作用包括：當(dāng)一臺服務(wù)器宕機(jī)時，另外一臺服務(wù)器接管宕機(jī)的機(jī)器的IP資源和服務(wù)資源，提供服務(wù)；用于不易實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的應(yīng)用，比如負(fù)載均衡器，主數(shù)據(jù)、主存儲等，本文所使用高可用性集群常用的開源軟件為Keepalived。

Keepalived是實(shí)現(xiàn)web網(wǎng)站及數(shù)據(jù)庫服務(wù)易用的高可用軟件解決方案。如圖1所示：

2 企業(yè)級Nginx+keepalived高可用性集群

Nginx負(fù)載均衡位于整個網(wǎng)站架構(gòu)的最前端或者中間層，如果為最前端時單臺Nginx會存在單點(diǎn)故障，一臺Nginx宕機(jī)，會影響用戶對整個網(wǎng)站的訪問。所以需要加入Nginx備份服務(wù)器，Nginx主服務(wù)器與備份服務(wù)器之間形成高可用，一旦發(fā)現(xiàn)Nginx主宕機(jī)，能快速將網(wǎng)站切換至備份服務(wù)器。主備模式始終存在一臺服務(wù)器處于空閑狀態(tài)，如何更好地把兩臺服務(wù)器利用起來呢？可以借助Nginx+keepalived雙主構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，同時兩臺對外提供服務(wù)，擁有兩個VIP地址，同時接收用戶請求。

3 企業(yè)網(wǎng)站架構(gòu)

企業(yè)網(wǎng)站架構(gòu)主要由負(fù)載均衡服務(wù)、Web服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、存儲服務(wù)、備份服務(wù)幾部分組成實(shí)現(xiàn)，即負(fù)載均衡服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和管理服務(wù)器等幾部分組成。

3.1 采用Nginx反向代理及負(fù)載均衡服務(wù)

企業(yè)網(wǎng)站訪問量越大，對企業(yè)的Web服務(wù)器來說，要承擔(dān)用戶的并發(fā)訪問性壓力也越大，采用Nginx、keppalived作為前端高可用性負(fù)載均衡集群，能有效分配用戶訪問web服務(wù)器的壓力，減輕整個系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，從而提高整個網(wǎng)站的性能，為用戶提供不間斷的網(wǎng)站運(yùn)行服務(wù)。

3.2 LNMP Web服務(wù)

由LNMP Web服務(wù)器主要服務(wù)為Nginx靜態(tài)服務(wù)，以及結(jié)合Nginx的PHP FastCGI解析動態(tài)PHP服務(wù)。同時把所有站點(diǎn)內(nèi)用戶上傳的資源目錄掛載到后端的NFS存儲服務(wù)器的對應(yīng)目錄上或是直接存放到NFS共享服務(wù)器上。將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，Web服務(wù)器上的訪問日志，網(wǎng)站程序備份到rsync備份服務(wù)器上。

3.3 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

典型的LNMP架構(gòu)，MySQL非常適合承擔(dān)后臺數(shù)據(jù)庫，然后數(shù)據(jù)庫又通過keepalived高可用集群，實(shí)現(xiàn)MySQL主從同步復(fù)制可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫備份，保證網(wǎng)站數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)，可以基于keepalived軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站自動IP切換，發(fā)現(xiàn)MySQL宕機(jī)，會自動切換至從庫上，從而保證網(wǎng)站高可用率。企業(yè)中實(shí)際常用的中小型規(guī)模網(wǎng)站集群邏輯架構(gòu)圖，如圖3所示。

4 結(jié)束語

對于現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)站或正要建設(shè)網(wǎng)站的企業(yè)來說，需要考慮開發(fā)成本，網(wǎng)站訪問量，網(wǎng)站性能及運(yùn)行穩(wěn)定等因素。建議將網(wǎng)站部署成具有高可用負(fù)載均衡性能的集群網(wǎng)站，可使企業(yè)降低成本、提高網(wǎng)站整體性能、保障網(wǎng)站數(shù)據(jù)安全，確保7×24小時不宕機(jī)的重要考慮因素，隨著高可用負(fù)載均衡技術(shù)的成熟，其應(yīng)用也將越來越廣泛。

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