搭建 Keepalived + Nginx + Tomcat 的高可用负载均衡架构

2017 年 12 月 25 日 开源中国 FEINIK

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1 概述

初期的互联网企业由于业务量较小，所以一般单机部署，实现单点访问即可满足业务的需求，这也是最简单的部署方式，但是随着业务的不断扩大，系统的访问量逐渐的上升，单机部署的模式已无法承载现有的业务量，需要进行服务集群化部署，本文主要介绍服务端Tomcat多实例部署，以及如何保证web服务的高可用方案。

Nginx 是一个高性能的 HTTP反向代理服务器
Keepalived 是一个基于VRRP协议来实现的LVS服务高可用方案，可以利用其来避免服务的单点故障
Tomcat 是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器，属于轻量级应用服务器。

2 Nginx的高可用负载均衡架构

如下图：为典型的Tomcat服务多实例部署的架构图

（1）用户通过域名请求到DNS，由DNS解析域名后返回对应的IP地址，该IP及为Keepalived映射服务器的虚拟IP

（2）通过该虚拟IP访问到对应的负载均衡器（Nginx），这里Nginx部署两个，然后通过Keepalived来保证NG的高可用，正常情况下由Keepalived-M将虚拟IP映射转发至Nginx-M，如果Nginx-M出现故障，此时Keepalived会切换至Keepalived-S开始工作，从而保证了NG的单点故障问题。

（3）通过Nginx负载均衡器，将请求路由到对应的Tomcat服务。

3 搭建Keepalived + Nginx + Tomcat的高可用负载均衡架构

3.1 需要准备的软件

（1）apache-tomcat-8.5.16.tar.gz

（2）nginx-1.12.2.tar.gz

（3）keepalived-1.3.9.tar.gz

3.2 服务器准备

两台服务器如：192.168.10.11，192.168.10.12

3.3 安装需要的依赖包

$ yum -y install gcc gcc-c++ automake pcre pcre-devel zlib zlib-devel open openssl-devel

3.4 安装

3.4.1 安装Tomcat

（1）分别在两台服务器中安装Tomcat，解压apache-tomcat-8.5.16.tar.gz及可完成安装。

3.4.2 安装Nginx

（1）解压安装包：tar -zxvf nginx-1.12.2.tar.gz

（2）进入到nginx-1.12.2目录：cd nginx-1.12.2

（3）编译：

a) ./configure –with-http_stub_status_module –with-http_ssl_module –prefix=/usr/local/nginx

b) sudo make && sudo make install

3.4.3 安装Keepalived

（1）解压安装包：tar -zxvf keepalived-1.3.9.tar.gz

（2）进入到keepalived-1.3.9目录：cd keepalived-1.3.9

（3）执行编译：

a）./configure –prefix=/usr/local/keepalived –sysconf=/etc

b）sudo make && sudo make install

3.5 配置

3.5.1 分别配置两台服务器的Nginx

（1）分别修改两台服务器nginx配置文件，vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

（2）内容如下：

#nginx进程数

worker_processes  1;

#单个进程最大连接数

events {

    worker_connections  1024;

}

#http服务器配置

http {

    include       mime.types;

    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

#长连接超时时间，单位是秒

    keepalive_timeout  65;

#upstream负载均衡配置，配置路由到tomcat的服务地址以及权重

    upstream localhost{

       server 192.168.10.11:8080 weight=2;

       server 192.168.10.12:8080 weight=2;

    }

#虚拟主机的配置

    server {

    #监听端口

        listen       80;

#域名可以有多个，用空格隔开

        server_name  localhost;

        location / {

            root   html;

            index  index.html index.htm;

#nginx跟后端服务器连接超时时间(代理连接超时)

            proxy_connect_timeout 3;

#后端服务器数据回传时间(代理发送超时)

            proxy_send_timeout 30;

#连接成功后，后端服务器响应时间(代理接收超时)

            proxy_read_timeout 30;

            proxy_pass http://localhost;

        }

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;

        location = /50x.html {

            root   html;

        }

    }

}

3.5.2 主Keepalived配置

（1）修改11服务器的keepalived配置文件，vi /etc/keepalived/keepalived.conf

（2）内容如下：

! Configuration File for keepalived

#全局配置

global_defs {

   #keepalived切换的时候，发消息到指定的email，可配置多个email

   notification_email {

     feinik1@foxmail.com

feinik2@foxmail.com

   }

   #通知邮件从哪个地址发出

   notification_email_from feinik@foxmail.com

   #通知邮件的smtp地址

   smtp_server smtp.exmail.qq.com

   #连接smtp服务器的超时时间，单位秒

   smtp_connect_timeout 30

   #Keepalived的机器标识，一个网络内保持唯一

   router_id nginx-master

}

#执行脚本配置

vrrp_script chk_nginx {

#脚本所在路径

    script "/home/project/keepalived/check_nginx.sh"

#脚本执行间隔时间，秒

    interval 2

#优先级

    weight 2

}

#keepalived实例配置

vrrp_instance VI_1 {

#指定实例的初始状态，MASTER或BACKUP两种状态，并且需要大写

    state MASTER

#实例绑定的网卡

    interface ens33

#虚拟路由标识，是一个数字，整个VRRP内唯一，如果keepalived配置了主备，需要相同

    virtual_router_id 51

#优先级，数值愈大，优先级越高

    priority 100

#MASTER与BACKUP之间同步检查的时间间隔，单位为秒

    advert_int 1

#通信验证

    authentication {

        auth_type PASS

        auth_pass feinik

    }

#追踪外围脚本

    track_script {

    #这里配置vrrp_script的名称

        chk_nginx

    }

#虚拟ip配置，可配置多个

    virtual_ipaddress {

        192.168.10.200

    }

}

3.5.3 备Keepalived配置

（1）修改12服务器的keepalived配置文件，vi /etc/keepalived/keepalived.conf

（2）内容如下：

! Configuration File for keepalived

#全局配置

global_defs {

   #keepalived切换的时候，发消息到指定的email，可配置多个email

   notification_email {

     feinik1@foxmail.com

feinik2@foxmail.com

   }

   #通知邮件从哪个地址发出

   notification_email_from feinik@foxmail.com

   #通知邮件的smtp地址

   smtp_server smtp.exmail.qq.com

   #连接smtp服务器的超时时间，单位秒

   smtp_connect_timeout 30

   #Keepalived的机器标识，一个网络内保持唯一

   router_id nginx-master

}

#执行脚本配置

vrrp_script chk_nginx {

#脚本所在路径

    script "/home/project/keepalived/check_nginx.sh"

#脚本执行间隔时间，秒

    interval 2

#优先级

    weight 2

}

#keepalived实例配置

vrrp_instance VI_1 {

#指定实例的初始状态，MASTER或BACKUP两种状态，并且需要大写

    state BACKUP

#实例绑定的网卡

    interface ens33

#虚拟路由标识，是一个数字，整个VRRP内唯一，如果keepalived配置了主备，需要相同

    virtual_router_id 51

#优先级，数值愈大，优先级越高

    priority 99

#MASTER与BACKUP之间同步检查的时间间隔，单位为秒

    advert_int 1

#通信验证

    authentication {

        auth_type PASS

        auth_pass feinik

    }

#追踪外围脚本

    track_script {

    #这里配置vrrp_script的名称

        chk_nginx

    }

#虚拟ip配置，可配置多个

    virtual_ipaddress {

        192.168.10.200

    }

}

3.5.4 Nginx状态检查脚本创建

（1）新建Nginx的状态检查脚本：check_nginx.sh

（2）内容如下：

#!/bin/sh

NGINX=/usr/common/nginx/sbin/nginx

PORT=80

nmap localhost -p $PORT | grep "$PORT/tcp open"

#echo $?

if [ $? -ne 0 ];then

    $NGINX -s stop

    #这里再次尝试启动NG

    $NGINX

    sleep 5

    nmap localhost -p $PORT | grep "$PORT/tcp open"

    [ $? -ne 0 ] && cd /usr/common/keepalived/sbin && pkill keepalived

    echo "stoped"

fi

4 运行测试

（1）为了更直观的查看到keepalived切换的效果，将11服务器中的nginx的upstream服务只配置11的tomcat服务地址，12服务器中的upstream服务只配置12的tomcat服务地址，这样只需要观察将11服务器中的nginx关闭看使用虚拟ip是否可以访问到12服务器的tomcat。

（2）分别启动两个服务器中的tomcat、nginx、keepalived，访问虚拟ip：192.168.10.200，可以查看到访问的是主keepalived服务器的tomcat