如何搭建Web集群服务器？

搭建Web集群服务器需要综合考虑高可用性、负载均衡、安全性和监控等方面。通过配置Nginx实现反向代理和负载均衡，使用Keepalived提供高可用性，并部署NFS共享文件系统以及MariaDB数据库服务来支持后端的Web应用。监控服务器则运行Nagios和Saltstack，实时监控各服务器状态并进行批量管理。

Web集群服务器搭建

一、需求分析

整体需求

搭建一个高可用的网站服务器集群，能承受高并发请求，能抵御一般的网络攻击，任何一台服务器的退服不影响整个集群的运作，并且能对各服务器的运行情况作出实时监控。

详细需求

Web主服务器：CentOS1 Nginx+Keepalived NFS server (Eth0: 192.168.48.139, Eth1: 10.0.0.1)

Web备用服务器：CentOS4 Nginx+Keepalived (Eth0: 192.168.48.140, Eth1: 10.0.0.4)

后台主服务器：CentOS2 Apache+Mysql Django (Eth1: 10.0.0.2)

后台备用服务器：CentOS3 Apache+Mysql Django (Eth1: 10.0.0.3)

监控服务器：CentOS5 Nagios+Saltstack master (Eth0: 192.168.48.160, Eth1: 10.0.0.5)

虚拟IP：192.168.48.138

二、详细功能描述

前端服务器

采用Nginx实现反向代理和负载均衡，用Keepalived实现HA，此部分由centos1和centos4实现，centos1作为主服务器，centos4作为热备服务器，Nginx会根据不同的请求IP机会均等地把请求发送到后端两台服务器，并且以ip hash的方式保持各个IP的会话。

后端服务器

构建在centos2与centos3上，采用apache作为web发布软件，mysql作为数据库，测试网页用Django来实现，两台服务器的数据库能够自动同步。

热备服务器

作为热备服务器，centos4在centos1没有故障时并没有业务流量，处于相对空闲的状态，因此在centos4上配置nfs使它成为文件共享服务器，网站文件放在这台服务器上。

监控服务器

运行nagios监控各服务器状态，出现告警时通过告警通知管理员，另外centos5还作为saltstack的服务器，其他主机的软件安装、文件传输、命令运行等操作均通过saltstack批量实现。

三、总体部署描述

操作系统版本

所有服务器均安装CentOS 64位版本，采用cobbler实现批量自动安装。

软件版本

所有软件均安装稳定版本，CentOS自带软件也要进行升级，低版本可能会影响Django的运行。

四、详细部署描述

Nginx设置

Nginx的主要作用是反向代理，作为用户和服务器之间的缓存，并以负载均衡的方式把请求发送到后端两台服务器，建议采用编译安装的方式安装Nginx，为使入侵者难以查出Nginx的版本号，编译前修改安装文件nginx.h，相关字段修改如下：

#define NGINX_VERSION "1.0"
#define NGINX_VER "webserver" NGINX_VERSION

Nginx配置文件如下：

user www www;
worker_processes 2;
events {
    worker_connections 12800;
    use epoll;
}
http {
    include mime.types; #协助部分浏览器（如firefox）识别网页文件的类型
    default_type application/octet-stream;
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
    sendfile on;#指定nginx是否调用sendfile函数来输出文件，能提高性能。
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 20; #客户端连接保持活动的超时时间
    send_timeout 20; #指定响应客户端的超时时间
    client_body_buffer_size 1k; #指定客户端请求主体缓冲区大小
    client_header_buffer_size 1k; #指定来自客户端请求头的header buffer大小
    large_client_header_buffers 2 1k; #客户端请求中较大的消息头指定的缓存最大数量和大小
    server_tokens off; #禁止在错误页面上显示nginx版本号
    client_body_timeout 20; #设置客户端请求主体读取超时时间
    client_header_timeout 20; #设置客户端请求头读取超时时间
    gzip on;
    upstream WebServers{ #指定负载均衡服务器
        ip_hash; #以ip_hash的方式保持会话
        server 10.0.0.3; #没有设定权重，因此两台后端服务器将机会均等地接受请求
        server 10.0.0.2;
    }
    server {
        listen 80;
        server_name localhost;
        location / {
            proxy_pass http://WebServers;
            limit_conn addr 100; #指定每个ip最多只允许建立100个连接
            limit_rate 500k; #每个ip最大带宽是500k
            proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_504 http_404;
        }
        error_page 500 502 503 504 /50x.html;
        location = /50x.html {
            root html;
        }
    }
}

设置完毕后，把nginx设置为开机启动：

echo “/usr/local/nginx/sbin/nginx” >>/etc/rc.local

Keepalived设置

Keepalived的作用是在两台服务器（centos1、centos4）之间，以VRRP协议实现HA，通过虚拟出一个Virtual IP（本例子中是192.168.48.138）来对外发布业务，两台服务器中的任一台退服后，keepalived会自动把业务转到另一台上，在这里centos1是主服务器，centos4是备用服务器，平时的数据流量只会通过centos1，只有centos1退服了，数据流量才会割接到centos4上。

centos1上的keepalived配置：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    notification_email {
        test@test.com #指定告警邮箱，当发现对端服务器退服时发邮件警报
    }
    notification_email_from Alexandre.Casse
    smtp_server smtp.test.com
    smtp_connect_timeout 30
    router_id centos1
}
vrrp_script chk_apache {
    script "killall -0 httpd"
    interval 2
    weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass your_password
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.48.138
    }
    track_script {
        chk_apache
    }
}

centos4上的keepalived配置：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    notification_email {
        test@test.com #指定告警邮箱，当发现对端服务器退服时发邮件警报
    }
    notification_email_from Alexandre.Casse
    smtp_server smtp.test.com
    smtp_connect_timeout 30
    router_id centos4
}
vrrp_script chk_apache {
    script "killall -0 httpd"
    interval 2
    weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass your_password
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.48.138
    }
    track_script {
        chk_apache
    }
}

NFS服务设置

为了确保网站文件在所有服务器上保持一致，需要配置NFS服务，在centos4上安装并配置NFS服务：

yum install nfs-utils -y

编辑/etc/exports文件：

/var/www/html 192.168.48.0/24(rw,sync,no_subtree_check)

启动NFS服务：

systemctl start nfs-server
systemctl enable nfs-server

在其他服务器上挂载NFS共享目录：

mount -t nfs 192.168.48.140:/var/www/html /var/www/html

Mysql数据库设置

为了保证两台后台服务器的数据库同步，需要在centos2和centos3上配置Mysql复制，首先在主服务器（centos2）上创建复制用户：

CREATE USER 'replica'@'%' IDENTIFIED BY 'password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replica'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

然后在从服务器（centos3）上配置Mysql复制：

change master to master_host='10.0.0.2',master_user='replica',master_password='password',master_log_file='mysql-bin.000001';
start slave;

监控服务器设置

监控服务器centos5上安装Nagios和Saltstack，首先安装Nagios：

yum install nagios -y

然后安装Saltstack：

yum install salt-master -y

配置Nagios以监控各服务器状态，并在Saltstack中编写批处理脚本以实现软件安装、文件传输等功能，创建一个批量安装nginx的脚本：

install_nginx:
  pkg.installed:
    name: nginx

应用该脚本：

salt '*' state.apply install_nginx

五、FAQs相关问题及解答

Q1:如何确保Nginx的高可用性？如果主服务器宕机，备用服务器如何接管？

A1:通过Keepalived实现Nginx的高可用性，Keepalived会在主服务器（centos1）宕机时，自动将虚拟IP（192.168.48.138）切换到备用服务器（centos4），从而保证服务的连续性，Keepalived使用VRRP协议监控主服务器的健康状态，一旦检测到主服务器不可达，立即进行故障转移，还可以通过配置多个Keepalived实例和VIP地址来进一步提高冗余度，可以在不同网段或数据中心配置多个Keepalived实例，以确保跨区域的高可用性，定期检查和更新Keepalived配置文件也是必要的，以确保其正常运行。

Q2:如何应对NFS单点故障问题？是否有其他的文件共享方案？

A2:为了应对NFS单点故障问题，可以采取以下措施：配置多个NFS服务器，形成集群，以提高服务的可靠性，使用分布式文件系统如GlusterFS或Ceph，这些系统不仅提供高可用性，还具备自动故障转移和数据冗余功能，定期备份NFS数据也是必要的，以防止数据丢失，可以通过监控工具实时监控NFS服务的状态，及时发现并解决问题，对于关键应用，建议结合多种文件共享方案，以确保数据的一致性和安全性，可以使用DRBD（Distributed Replicated Block Device）技术来同步多份数据副本，从而提高数据的可用性和容错性。

Q3:如何优化MySQL数据库的读写性能？有哪些具体的措施？

A3:优化MySQL数据库的读写性能可以从以下几个方面入手：调整MySQL的配置参数，如innodb_buffer_pool_size、query_cache_size等，以提高内存利用率和应用性能，优化数据库架构设计，合理规划表结构、索引和分区策略，减少查询复杂度和磁盘I/O开销，第三，实施数据库复制和分片技术，将读写操作分散到不同的节点上执行，减轻单个数据库的压力，第四，定期进行数据库维护操作，如OPTIMIZE TABLE、ANALYZE TABLE等，以保持数据库的最佳状态，第五，使用缓存机制存储频繁访问的数据，减少对数据库的直接访问次数，第六，监控数据库的性能指标，及时发现并解决潜在的性能瓶颈，可以使用Percona Toolkit提供的pt-query-digest工具来分析慢查询日志并找出需要优化的SQL语句，通过综合运用这些措施，可以显著提升MySQL数据库的读写性能和稳定性。

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