🚀 作者 ：“二当家-小 D”
🚀 博主简介：⭐前荔枝 FM 架构师、阿里资深工程师||曾任职于阿里巴巴担任多个项目负责人，8 年开发架构经验，精通 java, 擅长分布式高并发架构, 自动化压力测试，微服务容器化 k8s 等
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🔗往期文章传送门：
零基础入门高性能Nginx服务器（一）
玩转高性能Nginx服务器经典案例实战 （二）

Nginx性能优化和HTTPS配置实战（三）

Nginx整合OpenResty实战（四）

一、Ngnix高可用解决方案LVS+KeepAlived

1. 全链路高可用之Nginx基础架构问题分析

简介：讲解Nginx单点问题剖析

• 全链路高可用之Nginx反向代理单点故障分析
  • dns轮训多个ip，假如某个nginx挂了，怎么办

• Nginx集群架构（vip ）

• Nginx高可用解决方案-基础

  国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系。
  
  从低到高分别是：
  
  物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层
  
  四层工作在OSI第四层 也就是传输层
  
  七层工作在最高层，也就是应用层
  

  • F5、LVS（四层负载 tcp）
    • 用虚拟ip+port接收请求,再转发到对应的真实机器
  • HAproxy、Nginx(七层负载)
    • 用虚拟的url或主机名接收请求,再转向相应的处理服务器

2. 业界主流的高可用方案 Linux虚拟服务器 LVS 讲解

简介：讲解业界主流高可用方案Linux虚拟服务器 LVS讲解

• 什么是LVS
  • 官网 www.linuxvirtualserver.org

LVS是Linux Virtual Server,Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统

项目是由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一

Linux2.4 内核以后，LVS 已经是 Linux 标准内核的一部分

软件负载解决的两个核心问题是：选谁、转发

• 提供了10多种调度算法： 轮询、加权轮询、最小连接、目标地址散列、源地址散列等

• 三种负载均衡转发技术

  • NAT：数据进出都通过 LVS, 前端的Master既要处理客户端发起的请求，又要处理后台RealServer的响应信息，将RealServer响应的信息再转发给客户端, 容易成为整个集群系统性能的瓶颈; (支持任意系统且可以实现端口映射)
  • DR: 移花接木,最高效的负载均衡规则,前端的Master只处理客户端的请求，将请求转发给RealServer，由后台的RealServer直接响应客户端，不再经过Master, 性能要优于LVS-NAT; 需要LVS和RS集群绑定同一个VIP（支持多数系统，不可以实现端口映射)
  • TUNL：隧道技术，前端的Master只处理客户端的请求，将请求转发给RealServer，然后由后台的RealServer直接响应客户端，不再经过Master；（支持少数系统，不可以实现端口映射)）

3. 业界主流的高可用方案 keepalived讲解

简介：讲解业界主流高可用方案keepalived讲解

• 什么是keepalived
  • 核心：监控并管理 LVS 集群系统中各个服务节点的状态

keepalived是一个类似于交换机制的软件,核心作用是检测服务器的状态，如果有一台web服务器工作出现故障，Keepalived将检测到并将有故障的服务器从系统中剔除，使用其他服务器代替该服务器的工作，当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中，这些工作全部自动完成。

后来加入了vrrp(虚拟路由器冗余协议)，除了为lvs提供高可用还可以为其他服务器比如Mysql、Haproxy等软件提供高可用方案

• 安装

yum install -y keepalived

#路径
cd /etc/keepalived

• 启动和查看命令

#启动
service keepalived start

#停止
service keepalived stop

#查看状态
service keepalived status

#重启
service keepalived restart

#停止防火墙
systemctl stop firewalld.service

• 注意: 如果有缺少依赖可以执行下面的命令

yum install -y gcc
yum install -y openssl-devel
yum install -y libnl libnl-devel
yum install -y libnfnetlink-devel
yum install -y net-tools
yum install -y vim wget

4. Keepalived核心配置讲解

简介：Keepalived核心配置讲解

• 配置/etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   router_id LVS_DEVEL # 设置lvs的id，在一个网络内应该是唯一的
   enable_script_security #允许执行外部脚本
}


#配置vrrp_script，主要用于健康检查及检查失败后执行的动作。
vrrp_script chk_real_server {
#健康检查脚本，当脚本返回值不为0时认为失败
    script "/usr/local/software/conf/chk_server.sh"
#检查频率，以下配置每2秒检查1次
    interval 2
#当检查失败后，将vrrp_instance的priority减小5
    weight -5
#连续监测失败3次，才认为真的健康检查失败。并调整优先级
    fall 3
#连续监测2次成功，就认为成功。但不调整优先级
    rise 2

    user root
}



#配置对外提供服务的VIP vrrp_instance配置

vrrp_instance VI_1 {

#指定vrrp_instance的状态，是MASTER还是BACKUP主要还是看优先级。
    state MASTER

#指定vrrp_instance绑定的网卡，最终通过指定的网卡绑定VIP
    interface ens33

#相当于VRID，用于在一个网内区分组播，需要组播域内内唯一。
    virtual_router_id 51

#本机的优先级，VRID相同的机器中，优先级最高的会被选举为MASTER
    priority 100

#心跳间隔检查，默认为1s，MASTER会每隔1秒发送一个报文告知组内其他机器自己还活着。
    advert_int 1

    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }

#定义虚拟IP(VIP)为192.168.159.100，可多设，每行一个
    virtual_ipaddress {
        192.168.159.100
    }

    #本vrrp_instance所引用的脚本配置，名称就是vrrp_script 定义的容器名
  track_script {
      chk_real_server
    }
}

# 定义对外提供服务的LVS的VIP以及port
virtual_server 192.168.159.100 80 {
    # 设置健康检查时间，单位是秒
    delay_loop 6

    # 设置负载调度的算法为rr
    lb_algo rr

    # 设置LVS实现负载的机制，有NAT、TUN、DR三个模式
    lb_kind NAT

    # 会话保持时间
    persistence_timeout 50

   #指定转发协议类型(TCP、UDP)
    protocol TCP

    # 指定real server1的IP地址

    real_server 192.168.159.146 80 {
        # 配置节点权值，数字越大权重越高
        weight 1

        # 健康检查方式
        TCP_CHECK {                  # 健康检查方式
            connect_timeout 10       # 连接超时
            retry 3           # 重试次数
            delay_before_retry 3     # 重试间隔
            connect_port 80          # 检查时连接的端口
        }

    }

}

• 配置注意

  router_id后面跟的自定义的ID在同一个网络下是一致的
  
  state后跟的MASTER和BACKUP必须是大写；否则会造成配置无法生效的问题
  
  interface 网卡ID；要根据自己的实际情况来看，可以使用以下方式查询 ip a  查询
  
  在BACKUP节点上，其keepalived.conf与Master上基本一致，修改state为BACKUP，priority值改小即可
  
  authentication主备之间的认证方式，一般使用PASS即可；主备的配置必须一致，不能超过8位
  

5. 架构系列之Nginx高可用方案相关环境准备

简介：准备Nginx+Lvs+KeepAlive相关软件环境

• 配置Nginx, 修改网页

• 启动keepalived

#启动
service keepalived start

#停止
service keepalived stop

#查看状态
service keepalived status

#重启
service keepalived restart

#停止防火墙
systemctl stop firewalld.service

6. 架构系列之Nginx+LVS+KeepAlived方案实施《上》

简介：Nginx+Lvs+KeepAlive高可用方案实施《上》

• 根据需求配置多个节点
• 演示
  • 如果其中keepalived挂了，那就会vip就会分发到另外一个keepalived节点，响应正常
  • 如果某个realServer挂了，比如是Nginx挂了，那对应keepalived节点存活依旧可以转发过去，但是响应失败

7. 架构系列之Nginx+LVS+KeepAlived方案实施《下》

简介：Nginx+Lvs+KeepAlive高可用方案实施《下》

• 解决问题
  • 如果某个realServer挂了，比如是Nginx挂了，那对应keepalived节点存活依旧可以转发过去，但是响应失败

• 脚本监听

#配置vrrp_script，主要用于健康检查及检查失败后执行的动作。
vrrp_script chk_real_server {
#健康检查脚本，当脚本返回值不为0时认为失败
    script "/usr/local/software/conf/chk_server.sh"
#检查频率，以下配置每2秒检查1次
    interval 2
#当检查失败后，将vrrp_instance的priority减小5
    weight -5
#连续监测失败3次，才认为真的健康检查失败。并调整优先级
    fall 3
#连续监测2次成功，就认为成功。但不调整优先级
    rise 2

    user root
}

• chk_server.sh脚本内容（需要 chmod +x chk_server.sh）

#!/bin/bash
#检查nginx进程是否存在
counter=$(ps -C nginx --no-heading|wc -l)
if [ "${counter}" -eq "0" ]; then
    service keepalived stop
    echo 'nginx server is died.......'
fi

• 常见问题

vip能ping通，vip监听的端口不通: 第一个原因:nginx1和nginx2两台服务器的服务没有正常启动

vip ping不通: 核对是否出现裂脑,常见原因为防火墙配置所致导致多播心跳失败,核对keepalived的配置是否正确

• 特别注意： 需要关闭selinux，不然sh脚本可能不生效

  • getenforce 查看
  • setenforce 0 关闭

• 生产环境问题

  • VIP : 阿里云(LBS)、华为云、腾讯云、AWS

二、 Nginx高性能原理

Nginx基础架构master-worker进程剖析

简介：Nginx基础架构模型剖析

• master 进程负责管理 Nginx 本身和其他 worker 进程

• 高性能原理
  • nginx 通过 多进程 + io多路复用（epoll） 实现了高并发
  • 采用多个worker 进程实现对 多cpu 的利用 通过eopll 对 多个文件描述符 事件回调机制

• 拓展：linux I/O多路复用有select，poll，epoll

I/O模式一般分为同步IO和异步IO。

同步IO会阻塞进程，异步IO不会阻塞进程。

目前linux上大部分用的是同步IO，异步IO在linux上还不太成熟(有部分)

同步IO又分为阻塞IO，非阻塞IO，IO多路复用, 很多人对这个就有疑问了？？？？

同步IO会阻塞进程，为什么也包括非阻塞IO？ 因为非阻塞IO虽然在请求数据时不阻塞，但真正数据来临时，也就是内核数据拷贝到用户数据时，此时进程是阻塞的。


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