基于 Nginx 的大型互联网集群架构与实战方案
1. Nginx 负载均衡基础配置
首先,搭建一个基础的 Nginx 负载均衡器,用于将流量分发到多个后端服务器上。
步骤 1.1:安装 Nginx
在每台要作为负载均衡器的服务器上,安装 Nginx。可以使用包管理工具进行安装,例如在 Ubuntu 上执行以下命令:
sudo apt update
sudo apt install nginx
步骤 1.2:配置 Nginx 负载均衡
Nginx 的核心是配置文件 nginx.conf
,我们可以在其中定义后端服务器池以及负载均衡策略。以下是一个简单的 Nginx 负载均衡配置:
# 定义一个名为 backend 的后端服务器池
upstream backend {
server backend1.example.com weight=5; # 设置权重
server backend2.example.com weight=3;
server backend3.example.com weight=2;
# 启用健康检查(需要 Nginx Plus 支持开箱配置,开源版本需要第三方模块)
# Nginx Plus 示例:
health_check interval=10s fails=3 passes=2;
}
# 配置 HTTP 服务器
server {
listen 80;
server_name loadbalancer.example.com;
location / {
proxy_pass http://backend;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}
}
配置详解:
-
upstream 指令:定义了后端服务器池(backend),并为各服务器分配了不同的权重,Nginx 根据权重将流量按照比例分发到后端服务器。
-
健康检查:此配置会定期检查后端服务器是否可用,确保当某个服务器宕机时,不会继续向其发送请求。
-
proxy_pass:将客户端请求代理到后端服务器池。
步骤 1.3:启动和测试 Nginx
确保配置无误后,启动或重启 Nginx 服务:
sudo nginx -t # 测试配置文件是否正确
sudo systemctl restart nginx # 重启 Nginx
测试:通过访问 http://loadbalancer.example.com
,验证请求是否被均匀分发到后端服务器。
2. 高可用性配置(Keepalived + Nginx)
单独使用 Nginx 进行负载均衡仍然会面临单点故障问题。如果前端的 Nginx 宕机,整个服务将不可用。因此,我们需要通过 Keepalived 实现高可用的 Nginx 集群。
步骤 2.1:安装 Keepalived
在每台 Nginx 服务器上安装 Keepalived。以 Ubuntu 为例:
sudo apt install keepalived
步骤 2.2:配置 Keepalived
Keepalived 通过虚拟 IP 地址(VIP)实现故障转移。当主服务器宕机时,VIP 自动切换到备用服务器,确保服务的高可用性。
在主 Nginx 服务器上,编辑 Keepalived 的配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf
:
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER # 主服务器
interface eth0 # 网络接口
virtual_router_id 51
priority 100 # 主服务器优先级较高
advert_int 1 # 广播间隔
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456 # 密码
}
virtual_ipaddress {
192.168.0.100 # 虚拟IP地址
}
track_script {
chk_nginx # 监控 Nginx 状态的脚本
}
}
在备用 Nginx 服务器上,将 state
设置为 BACKUP
,并将 priority
设置为较低的值,例如 90。
步骤 2.3:监控 Nginx 状态
Keepalived 可以通过监控 Nginx 的运行状态来决定是否切换 VIP。创建一个监控脚本 /etc/keepalived/check_nginx.sh
:
#!/bin/bash
if ! pidof nginx > /dev/null
then
systemctl stop keepalived # 如果 Nginx 停止,关闭 Keepalived 以触发 VIP 切换
fi
将此脚本添加为可执行:
sudo chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
在 Keepalived 的配置文件中添加监控脚本:
vrrp_script chk_nginx {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
interval 2
}
步骤 2.4:启动 Keepalived
完成配置后,启动或重启 Keepalived 服务:
sudo systemctl restart keepalived
测试:关闭主服务器的 Nginx,VIP 应该自动切换到备用服务器,确保服务不中断。
3. Nginx 健康检查和动态扩展
Nginx 可以结合健康检查功能,确保只有状态正常的服务器参与负载均衡。另外,动态扩展是应对突发流量的关键。以下是相关配置和实战方案。
步骤 3.1:配置健康检查(开源版本)
Nginx 开源版本不自带健康检查模块,可以通过第三方模块(如 ngx_http_healthcheck_module
)实现健康检查。假设已安装此模块,配置如下:
upstream backend {
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
# 使用第三方模块实现健康检查
check interval=5000 rise=2 fall=5 timeout=2000;
}
步骤 3.2:动态扩展后端服务器
结合容器化技术(如 Docker 或 Kubernetes),可以根据流量自动扩展后端服务器。例如,在 Kubernetes 集群中可以使用 Horizontal Pod Autoscaler (HPA) 自动扩展应用服务的副本数。
以下是在 Kubernetes 中配置自动扩展的示例:
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: backend-hpa
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: backend
minReplicas: 3
maxReplicas: 10
targetCPUUtilizationPercentage: 70 # 当 CPU 利用率超过 70% 时扩容
通过这种方式,后端服务可以根据负载动态扩展,Nginx 通过配置服务发现机制可以自动识别新的后端服务器。
4. Nginx SSL/TLS 配置
在生产环境中,启用 HTTPS 是必不可少的。以下是启用 SSL/TLS 的配置:
步骤 4.1:生成或获取 SSL 证书
使用 Let's Encrypt 生成免费的 SSL 证书:
sudo apt install certbot python3-certbot-nginx
sudo certbot --nginx -d yourdomain.com
步骤 4.2:配置 Nginx 使用 SSL
server {
listen 443 ssl;
server_name yourdomain.com;
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/privkey.pem;
location / {
proxy_pass http://backend;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}
}
# 自动将 HTTP 请求重定向到 HTTPS
server {
listen 80;
server_name yourdomain.com;
return 301 https://$host$request_uri;
}
总结
通过 Nginx 的负载均衡、Keepalived 实现高可用、动态扩展后端服务器以及健康检查,构建了一个高效、可扩展且高可用的互联网集群架构。
文章转载自:风轻雪棉
原文地址:https://blog.csdn.net/sdgfafg_25/article/details/142848094
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