从单体到集群系列目录

从单体到集群(1) - 使用Nginx配置静态资源并搭建Tomcat集群

从单体到集群(2) - keepalived+Nginx实现高可用集群

从单体到集群(3) - LVS+Keepalived+Nginx实现高可用集群负载均衡

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1.前言

       最近看了慕课网-Java架构师成长直通车的课，感觉受益颇深，这门课讲述了如何把一个电商项目从单体架构，逐渐演变成集群架构，分布式架构，微服务容器化架构（当然这不是广告，只是我个人感觉这门课不错，推荐给大家，我这么菜也不会有人找我发广告。。。）。写这个系列的博客的目的一个是为了记录下自己的感受和心得，以便日后复习巩固知识；另一个是可以为那些有基础理论知识，但缺少实践的小伙伴们提供一个例程Demo，可以实际体验一下自己动手架构的魅力。本人保证此篇博文属个人原创，绝非盲目的复制粘贴，文中所有实例均经过实践，请大家放心。

2.素材与软件版本

软件版本：

       IDAE：2019.2.2

       VMware：12.5.2

       虚拟机镜像：CentOs7.3标准版

       Xshell：Xshell6

       Postman：7.33.1

       Tomcat：8.5.41

       Nginx：1.18.0稳定版

       此系列项目素材取自慕课网-Java架构师成长直通车的课程，素材下载链接如下，请小伙伴们按需下载。后台项目为foodie-dev，前端项目有两个，foodie-shop为前端商城主体项目，foodie-center为前端商城个人中心项目。

       先来看下后台项目，采用springboot模块化开发，持久层采用tk.mybatis的通用mapper，数据库为MySql。api为对外暴露的接口，common为公共类模块，mapper为Dao层模块，pojo为实体类模块，service为业务层模块，另外数据库SQL文件在src目录下，使用前建库导入即可，项目也很简单，拉下来改下springboot配置文件就能跑了。

       foodie-shop为前端商城项目采用VUE框架编写，里面全是静态资源，下载下来直接丢tomcat。和后台有关的配置在app.js文件中（一定要记得修改这个文件中的配置），如果修改了后台服务访问路径，记得同步修改前端配置，此项目中支付功能暂时不可用，其他均功能正常。

       foodie-center为前端个人中心项目，负责处理个人用户有关的业务逻辑

先在本地把项目跑起来：

       1.从github上把foodie-dev、foodie-shop、foodie-center三个项目拉到本地导入IDEA

       2.在mysql中创建名为foodie-shop-dev的库，编码选择utf8mb4，导入后台项目根目录src下的sql文件

       3.修改后台服务foodie-dev中springboot配置文件，同步修改前端项目foodie-shop中app.js的配置，保持和后台接口服务一致

       4.将前端项目丢tomcat启动

       5.启动后台服务，前端页面可以正常展示数据，f12控制台不报错

3.架构演变目标

       目前的架构为单体应用最基础的架构，后端服务打成war包和前端项目一起丢到tomcat里面发布。

       关于springboot打war包直接在项目中搜索"打包war"按照注释操作就可以。

但是因为单体架构存在着如下的缺点：

       1.单节点宕机会导致整体服务崩溃

       2.迭代，测试，部署的耦合度太高

       3.单节点并发能力有限

       所以我们要采用Nginx为静态资源提供服务，并配置后台服务的tomcat集群，以确保单节点故障整体服务不会挂掉。细心的小伙伴可能会问了用Nginx为tomcat集群作转发，万一单节点的Nginx挂了怎么办？之后会用到keepAlived为Nginx做一个集群并且实现双主热备。可能还有的小伙伴会问，单节点并发能力不够，用Nginx做了后台服务集群的转发，那这样前端并发请求的压力就落到Nginx头上了，如何保证Nginx可以顶得住前端并发请求的压力呢？之后会用LVS（四层代理技术，Nginx为七层代理）+keepAlived来实现Nginx的集群化，以及健康检查，双主热备等等，不要急慢慢来。扯了这么多，此篇博文要实现的架构为：

4.具体实操

       首先我们要先准备三台虚拟机，并配置他们的IP以及开放宿主机远程访问，遇到问题的小伙伴可以参考我这篇博文：VMware CentOS7 Ping指令报错：Name or service not known，然后将软件包上传到对应的电脑上（150上传Nginx和前端项目，171和172上传Tomcat和后端项目war包）。

4.1 安装Nginx

       在192.168.1.150这台电脑安装Nginx，先安装依赖库：

yum install gcc-c++
yum install -y pcre pcre-devel
yum install -y zlib zlib-devel
yum install -y openssl openssl-devel

       解压，需要注意，解压后得到的是源码，源码需要编译后才能安装：

tar -zxvf nginx-1.18.0.tar.gz

        编译之前，先创建nginx临时目录，如果不创建，在启动nginx的过程中会报错：

mkdir /var/temp/nginx -p

       在nginx目录，输入如下命令进行配置，目的是为了创建makefile文件：

./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--with-http_gzip_static_module \
--http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client \
--http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy \
--http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi \
--http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi \
--http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi

       make编译

make

       安装

make install

       进入sbin目录启动nginx

./nginx
// 停止：./nginx -s stop
// 重新加载：./nginx -s reload

       启动后正常来说就可以访问了，如果不能访问的话用telnet查看一下端口是否开放，以及防火墙是否关闭。

4.2 使用Nginx为静态资源提供服务

       首先我们把两个前端项目上传到150这台虚拟机上的/home路径下：

       然后进入我们nginx的配置文件路径/usr/local/nginx/conf，nginx可以通过indlude命令导入其他配置文件，所以我们单独新建一个配置文件imooc.conf文件，写入如下内容：

server {
        listen  90;
        server_name localhost;
        location / {
                root /home/foodie-shop;
                index index.html;
        }
}

       然后在nginx.conf文件内用include指令导入新建的配置文件：

       最后进入sbin目录重启nginx服务：

./nginx -s reload

       再访问IP+90端口：

       可以看到页面转发正常，说明nginx配置成功，但缺少一部分数据，这是因为后台服务和数据库还没有配置，我们现在192.168.1.150这台虚拟机搭建一个mysql服务（推荐使用docker启一个mysql5.7的容器，如果仅仅只是学会用docker的话其实不是很难，容器部署非常快捷），然后在192.168.1.171和192.168.1.172这两台虚拟机上部署一个tomcat并启动服务，然后修改前端项目app.js中后端接口服务的配置（因为还没有搭建tomcat集群，所以先写成192.168.1.171:8080/foodie-dev-api-1.0-SNAPSHOT）：

       至此配置Nginx静态资源服务结束。

4.3 使用Nginx搭建Tomcat集群

       首先我们先进入192.168.1.150这台虚拟机，打开imooc.conf配置文件，增加如下配置：

upstream tomcats{
        server  192.168.1.171:8080;
        server  192.168.1.172:8080;
}
server{
        listen  88;
        server_name     localhsot;
        location /{
                proxy_pass http://tomcats;
        }
}
server {
        listen  90;
        server_name localhost;

        location / {
                root /home/foodie-shop;
                index index.html;
        }
}

       重新启用配置后我们访问http://192.168.1.150:88，可以看到直接跳转到171这台虚拟机的tomcat里

       当然我们再点击刷新的话，就可以跳转到172这台虚拟机里，可见Nginx的默认负载均衡算法为轮询。

4.4 前后端同步配置修改，完成联调

       上面我们现实了Nginx搭建tomcat集群，但光做到这样没什么用，重点是把项目中js的请求分发到Tomcat集群上。要解决这个问题，首先我们要去掉Tomcat中项目的项目名，因为Nginx的upstream模块只能填写IP+端口号，不能带上项目名一起转发。打开Tomcat根目录/conf/server.xml文件，在<host>...</host>标签中加入一段配置：

<Context path="" docBase="foodie-dev-api-1.0-SNAPSHOT" debug="0"/>

       这样就可以去掉项目名，直接用IP+端口号来访问了。接着我们去修改192.168.1.150这台虚拟机前端商城项目/home/foodie-shop/js下的app.js文件中后台接口服务的地址：

serverUrl: "http://192.168.1.150:88",      // 接口服务接口地址

       请求分发的整体流程为：浏览器首先请求192.168.1.150的90端口，Nginx会把请求转发到前端商城项目foodie-shop上。然后foodie-shop项目app.js文件中配置了后台接口服务的地址为192.168.1.150的88端口，Nginx在监听到该端口的请求后，会将请求分发到192.168.1.171和192.168.1.172这两台虚拟机的Tomcat上，最终实现Tomcat集群的负载均衡。流程图为：