使用Docker-compose搭建nginx-keepalived双机热备来实现高可用nginx集群

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标签: 使用实现 nginx Docker 搭建 compose 集群可用双机 keepalived 热备

使用Docker-compose搭建nginx-keepalived双机热备来实现高可用nginx集群

最近同学出去面试经常会被问到一个问题。

面试官：你说你们公司使用nginx反向代理tornado，部署了多少多少台机器，好像很牛逼的样子，但是我问你，如果主机也就是部署了nginx那台机器并发过大导致宕机了怎么办？

答曰：不考虑带宽峰值的话，比较新的 CPU 跑 nginx 单核每秒能接近 2 万请求，而且nginx如果纯做 HTTP 转发的话，Nginx 的性能高到恐怖，会挂掉很不科学。。。。

面试官：好吧，算你会忽悠，那如果插头被扫地大妈踢掉了怎么办，因为没电导致服务器宕机

答曰：阿里云机房会断电。。。你特么在逗我吧。。

其实负责转发的主机宕机概率很小，但是绝对不是没有，任何事都不是绝对，所谓的高可用架构就是体现在容灾机制上，如果主机宕机我们必须要做预案，万无一失才叫高可用架构，这里我们使用docker-compose来部署nginx-keepalived双机热备机制，vip主机可以进行漂移，这样主机挂掉了，还有备用机可以顶上

Keepalived是Linux下面实现VRRP备份路由的高可靠性运行件。基于Keepalived设计的服务模式能够真正做到主服务器和备份服务器故障时IP瞬间无缝交接。二者结合，可以构架出比较稳定的软件LB方案。

简单点说，就是keepalived可以将下面这种简单的负载均衡模式

改造成下面这种高可用的架构

当有主机挂掉的时候，服务能瞬间切换到备用机

首先，安装docker和docker-compose按下不表，可以参考这篇文章，在centos7.6上利用docker-compose统一管理容器和服务

建立nginx_keepalived文件夹

建立Dockerfile文件，这里我们使用alpine作为基础镜像，原因很简单，因为它体积小啊

FROM nginx:1.13.5-alpine

RUN apk update && apk upgrade

RUN apk add --no-cache bash curl ipvsadm iproute2 openrc keepalived && 
    rm -f /var/cache/apk/* /tmp/*

COPY entrypoint.sh /entrypoint.sh

RUN chmod +x /entrypoint.sh

CMD ["/entrypoint.sh"]

然后建立docker-compose.yml文件，这里我们仿照线上环境，部署一台主机和一台从机，分别安装nginx

version: "3"
services:
  nginx_master:
    build:
      context: ./
      dockerfile: ./Dockerfile
    volumes:
      - ./index-master.html:/usr/share/nginx/html/index.html
      - ./favicon.ico:/usr/share/nginx/html/favicon.ico
      - ./keepalived-master.conf:/etc/keepalived/keepalived.conf
    networks:
      static-network:
        ipv4_address: 172.20.128.2
    cap_add: 
      - NET_ADMIN
  nginx_slave:
    build:
      context: ./
      dockerfile: ./Dockerfile
    volumes:
      - ./index-slave.html:/usr/share/nginx/html/index.html
      - ./favicon.ico:/usr/share/nginx/html/favicon.ico
      - ./keepalived-slave.conf:/etc/keepalived/keepalived.conf
    networks:
      static-network:
        ipv4_address: 172.20.128.3
    cap_add: 
        - NET_ADMIN
  proxy:
    image: haproxy:1.7-alpine
    ports:
      - 8000:6301
    volumes:
      - ./haproxy.cfg:/usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg
    networks:
      - static-network

networks:
  static-network:
    ipam:
      config:
        - subnet: 172.20.0.0/16

随后，撰写nginx配置文件，keepalived-master.conf 这里由于我们没有后端tornado服务，所以使用虚拟代理服务

vrrp_script chk_nginx {
    script "pidof nginx"
    interval 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 33
    priority 200
    advert_int 1
    unicast_src_ip 172.20.128.2
    unicast_peer {
        172.20.128.3
    }
    
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass letmein
    }
    
    virtual_ipaddress {
        172.20.128.4/24 dev eth0
    }

    track_script {
        chk_nginx
    }
}

同理再复制一份从机的nginx配置keepalived-slave.conf

vrrp_script chk_nginx {
    script "pidof nginx"
    interval 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 33
    priority 100
    advert_int 1
    unicast_src_ip 172.20.128.3
    unicast_peer {
        172.20.128.2
    }
    
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass letmein
    }
    
    virtual_ipaddress {
        172.20.128.4/24 dev eth0
    }
    
    track_script {
        chk_nginx
    }
}

随后为后端服务做两个网页，一个主机index-master.html一个从机index-slave.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>主机</title>
<style>

#box{ 
    margin: 0px auto;
    font-family: 'Times New Roman', Times, serif; 
    font-size: 30px;
    font-style: initial;
    color: aliceblue;
    }

body{
    background-color: black
}

</style>
</head>
<body>

    <div id="box">

        主机

    </div>
    
</body>
</html>

从机的复制一份，将主机改成从机即可

因为我们要模拟后台服务，所以需要haproxy.cfg配置文件

global
    log 127.0.0.1 local0
    maxconn 4096
    daemon
    nbproc 4

defaults
    log 127.0.0.1 local3
    mode http
    option dontlognull
    option redispatch
    retries 2
    maxconn 2000
    balance roundrobin
    timeout connect 5000ms
    timeout client 5000ms
    timeout server 5000ms

frontend main
    bind *:6301
    default_backend webserver

backend webserver
    server ngxin_master 172.20.128.4:80 check inter 2000 rise 2 fall 5

最后，撰写服务的shell脚本entrypoint.sh

#!/bin/sh

/usr/sbin/keepalived -n -l -D -f /etc/keepalived/keepalived.conf --dont-fork --log-console &

nginx -g "daemon off;"

整个项目结构如下：

现在我们来启动容器集群，输入命令：docker-compose up

发现容器已经启动

另外一个命令行，输入:docker ps

可以看到，后台分别三个容器正在启动，两台nginx反向代理8000端口的后台服务，访问 localhost:8000

现在我们来模仿一下nginx主机宕机的情况

docker pause nginx_keepalive_nginx_master_1

再次访问 localhost:8000

发现已经自动无缝切换到备用机，整个过程非常流畅

高可用架构的特性就体现在这里，所以在面试中，对于面试官提出的问题要不断的总结，对于不熟悉不知道的问题，一定要深入研究一下，这样才可以在面试中无往而不胜。

最后附上项目地址：https://gitee.com/QiHanXiBei/nginx_keepalive