Ubuntu下配置 keepalived+nginx+tomcat 负载均衡

本文力图阐述在 Ubuntu Server 环境下使用 Keepalived + Nginx + Tomcat 搭建高可用负载均衡环境的操作步骤和简约配置,这里不涉及性能调优。

先说一下他们各自扮演的角色:

  • Tomcat - 应用服务器
  • Nginx - 反向代理服务器,作为负载均衡器
  • Keepalived - 用以检测 Nginx 状态,保证高可用

整个环境都在Virtual Box中的虚拟机上完成,以下是要完成此环境需要的软件:

  • Oracle VM Virtual Box 4.3
  • Ubuntu Server 14.04
  • Jdk_1.7.0_60
  • tomcat-7.0.54
  • nginx/1.7,1
  • Keepalived v1.2.7

以下是总体的节点规划,5个节点,IP分配如下:

  • 192.168.1.50 - tomcat 节点,端口 8080
  • 192.168.1.51 - tomcat 节点,端口 8080
  • 192.168.1.52 - tomcat 节点,端口 8080
  • 192.168.1.40 - nginx 节点, 端口 80 ,主节点
  • 192.168.1.41 - nginx 节点, 端口 80 ,备份节点
  • 192.168.1.44 - 虚拟IP

安装 Virtual box 和 Ubuntu Server

分别到 Oracle 官网和 Ubuntu 官网下载相应的版本,安装 Virtual Box, 并新建虚拟机安装 Ubuntu Server。这里Virtual Box 中的网络设置选择“桥接网卡”,启动Ubuntu Server 后, 配置IP地址为 192.168.1.50。

sudo vi /etc/network/interfaces

修改文件内容为:

# This file describes the network interfaces available on your system
# and how to activate them. For more information, see interfaces(5).
# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback
# The primary network interface
auto eth0
#iface eth0 inet dhcp
iface eth0 inet static
address 192.168.1.50
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.1.1

设置DNS

sudo vi /etc/resolvconf/resolv.conf.d/base
nameserver 192.168.1.1
nameserver 8.8.8.8

设置完成后重启生效。

安装 JRE 与 Tomcat

1,先到oracle官网下载 jre, 以下是 oracle java 下载首页:http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html,然后选择相应的版本下载即可。这里选择版本是:server-jre-7u60-linux-x64.tar.gz

2,上传到 用户目录下,解压缩

tar -xvf server-jre-7u60-linux-x64.tar.gz

完成后,同目录下会出现文件夹 jdk1.7.0_60

3,创建 /usr/local/java ,然后将jdk目录拷贝过来

sodu mkdir /usr/local/java
sudo cp -r ./jdk1.7.0_60 /usr/local/java/

4,设置环境变量

sudo vi /etc/profile
# 添加一下内容
# java
export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.7.0_60
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

5,使环境变量生效

source /etc/profile

6,下载 tomcat:http://tomcat.apache.org/download-70.cgi, 选择7.0.54 进行下载,解压缩即可。

7,上传应用 load-balance 到 tomcat 的 webapps 目录下。 load-balance只包含一个jsp页面:index.jsp,内容如下:

<%=request.getLocalAddr() %>

request.getLocalAddr() 获取服务器本机IP地址

8,启动tomcat

apache-tomcat-7.0.54/bin/startup.sh

查看地址 http://192.168.1.50:8080/load-balance/ 页面正常显示,并输出服务器的IP地址。

创建 51,52,40 节点

利用 Virtual Box 的虚拟机复制功能,将192.168.1.50节点复制三个,然后利用刚刚上面的办法将Ip地址分别修改为 192.168.1.51,192.168.1.51,192.168.1.40。

192.168.1.40 节点留作 nginx 节点。

安装 Nginx 并配置负载均衡

1,在节点 192.168.1.40 上执行安装 nginx,操作如下:

sudo apt-add-repository ppa:nginx/development
sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx

nginx启动命令为 sudo /etc/init.d/nginx start 或者 service nginx start

多说几句,以下是对 nginx 的几个参数的说明

  • start - 启动
  • stop - 停止
  • restart - 重启动
  • reload - 热加载配置文件
  • status - 查看状态

直接访问 http://192.168.1.40 看看 nginx 是否安装成功

2,配置Nginx 负载均衡

通过命令 sudo vi /etc/nginx/nginx.conf 编辑 nginx 配置文件,在 http 节点中添加如下信息

upstream myserver {
server 192.168.1.50:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
server 192.168.1.51:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
server 192.168.1.52:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
}
server
{
listen 80;
server_name 192.168.1.40;
index index.htm index.html;
root /etc/wwwroot;
location / {
proxy_pass http://myserver;
proxy_next_upstream http_500 http_502 http_503 error timeout invalid_header;
include /etc/nginx/proxy_params;
}
}

upstream 节点配置负载均衡,后面的myserver 必须与 server 节点中 location 姐弟啊你的 proxy_pass http://myserver保持一致。 负载均衡默认采用轮询算法,根据权重将请求分发到不同的后台tomcat节点上。当然也可以设置其他的分发算法,比如ip_hash等。

weight 表示的分发的权重。

server 节点定义服务器信息,server_name 节点为本机的IP地址。

修改完配置后,使用如下命令是配置生效

sudo service nginx reload

3,验证

使用URL: http://192.168.1.40/load-balance 来验证请求是否分发到tomcat节点上,如果配置成功,不停的刷新页面,会发现页面的内容为3个tomcat节点的IP地址交替出现。

停止一个tomcat 节点后,会发现请求不再向此节点转发。重启tomcat节点后,又自动加入负载均衡队伍中。

使用 Keepalived 保证高可用性

nginx 负载均衡虽然提高了性能,但是一个 nginx 节点会成为很容易成带来一个问题,那就是“单点故障”。万一机器挂掉怎么办?如何平滑切换到备份机? keepalived 可以在主 nginx 节点挂掉时,能自动帮助我们切换到备份节点。这里主要用到一个虚拟IP,即主 nginx 节点和备份 nginx 节点都使用同一个虚拟IP 192.168.1.44,访问的时候,我们通过虚拟IP来访问应用,具体步骤请继续往下(以下操作都在 192.168.1.40 节点上进行, 等配置完成后,直接克隆出 192.168.1.41 节点,只需要修改 IP地址和keepalived 的配置文件)。

1,增加虚拟IP

sudo ifconfig  eth0:0 192.168.1.44 netmask 255.255.255.0

通过 ifconfig 或者 ip a 或者 ip address show eth0 便可以看出此时机器已经有两个IP,如下

[email protected]:~$ ip a show eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 08:00:27:b9:3c:f7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.1.40/24 brd 192.168.1.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.1.44/32 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::a00:27ff:feb9:3cf7/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

2,安装 keepalived

sudo apt-get install keepalived

安装完成 keepalived后,需要手动增加配置文件 /etc/keepalived/keepalived.conf,如下:

vrrp_script chk_nginx {
script &quot;/etc/keepalived/check_nginx.sh&quot;
interval 2
weight 2
}
global_defs {
notification_email {
}
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 51
mcast_src_ip 192.168.1.40
priority 20
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
track_script {
chk_nginx
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.44
}
}

这里说一下 keepalived 配置在两台 nginx节点上的区别:

  • state 不同,MASTER 和 BACKUP
  • priority 不同,MASTER 要高于 BACKUP
  • mcast_src_ip 各自nginx服务器的实际IP

除了以上配置外,两台 Nginx 节点上的 keepalived.conf 内容完全相同。

还有 /etc/keepalived/check_nginx.sh 是一个脚本,用来检查 nginx 的状态,大意为如果nginx 进程不存在,则启动 nginx, 如果启动不成功,则关闭keepalived。内容如下

#!/bin/bash
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then
/etc/init.d/nginx start
sleep 3
if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l`-eq 0 ];then
/etc/init.d/keepalived stop
fi
fi

使配置生效

sudo service keepalived reload

3,修改 nginx 的配置, 将 server_name 的值由本机IP(192.168.1.40),修改为 虚拟IP地址(192.168.1.44),然后使配置生效。

sudo service nginx reload

4,验证,http://192.168.1.44/load-balance 看是否能负载分发到不同的tomcat节点。

5,从 Virtual Box 中 复制 192.168.1.40 虚拟机 到 192.168.1.41,然后修改 IP地址为 192.168.1.41,再修改 keepalived 配置文件, state 为 BACKUP, mcast_src_ip 为 192.168.1.40,priority 为一个小点值。然后使配置生效。

6,先验证 http://192.168.1.44/load-balance 看是否能访问,成功后, shutdown 掉节点 192.168.1.40,再访问 http://192.168.1.44/load-balance , 看是否能正常访问,如果能正常访问,则成功了。

注: 若修改IP后,不能正常访问,重启服务器试试。