nginx+upsync+consul 構建動態nginx配置系統

參考：

http://www.php230.com/weixin1456193048.html  【upsync模塊說明、性能評測】

https://www.jianshu.com/p/76352efc5657

https://www.jianshu.com/p/c3fe55e6a5f2

根源問題

nginx reload是有一定損耗的，如果你使用的是長連接的話，那么當reload nginx時長連接所有的worker進程會進行優雅退出，並當該worker進程上的所有連接都釋放時，進程才真正退出。

Consul+Consul-template的問題

動態nginx負載均衡的配置，可以通過Consul+Consul-template方式，但是這種方案有個缺點：每次發現配置變更都需要reload nginx，而reload是有一定損耗的。而且，如果你需要長連接支持的話，那么當reloadnginx時長連接所在worker進程會進行優雅退出，並當該worker進程上的所有連接都釋放時，進程才真正退出（表現為worker進程處於worker process is shutting down）。因此，如果能做到不reload就能動態更改upstream，那么就完美了。

解決辦法

對於社區版nginx目前有三個選擇方式：

1. Tengine 的Dyups模塊。
2. 微博的Upsync+Consul 實現動態負載均衡。
3. 使用OpenResty的balancer_by_lua，而又拍雲使用其開源的slardar（Consul + balancer_by_lua）實現動態負載均衡。

本文使用upsync模塊來解決配置文件修改后，reload nginx進程造成性能下降的問題。

Upsync介紹

Upsync，微博開源基於Nginx容器動態流量管理方案 。

Nginx 以其超高的性能與穩定性，在業界獲得了廣泛的使用，微博的七層就大量使用了 Nginx 。結合 Nginx 的健康檢查模塊，以及動態 reload 機制，可以近乎無損的服務的升級上線與擴容。這個時候擴容的頻次比較低，大多數情況下是有計划的擴容。

Upsync，開發了模塊 nginx-upsync-module，它的功能是拉取 consul 的后端 server 的列表，並更新 Nginx 的路由信息。此模塊不依賴於任何第三方模塊。 consul 作為 Nginx 的 db，利用 consul 的 KV 服務，每個 Nginx work 進程獨立的去拉取各個 upstream 的配置，並更新各自的路由。流程圖如下：

應用案例：

模塊已經應用在微博的各類業務中，下面圖表對比分析使用模塊前后的 QPS 與耗時變化。

 

 從數據可以得出，reload 操作時造成 nginx 的請求處理能力下降約 10%，Nginx 本身的耗時會增長 50%+。若是頻繁的擴容縮容，reload 操作造成的開銷會更加明顯。

 

upsync模塊+consul 來實現動態負載均衡

這里我們使用的是upsync模塊+consul 來實現動態負載均衡。操作筆記如下：

 consul的命令很簡單，官方文檔有詳細的樣例供參考，這里略過。

實驗環境：

3台centos7.3機器

cat /etc/hosts 如下：

192.168.5.71  node71

192.168.5.72  node72

192.168.5.73  node73

 

consul 我們使用3節點都是server角色。如果集群內某個節點宕機的話，集群會自動重新選主的。

nginx-Upsync模塊：新浪微博開源的，，它的功能是拉取 consul 的后端 server 的列表，並更新 Nginx 的路由信息。且reload對nginx性能影響很少。

 

1、安裝nginx+ nginx-upsync-module（3台機器上都執行安裝）

nginx-upsync-module模塊： https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module

nginx版本：1.13.8

 

yum install gcc gcc-c++ make libtool zlib zlib-devel openssl openssl-devel pcre pcre-devel -y

 

cd /root/

git clone https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module.git

# 建議使用git clone代碼編譯，剛開始我使用release的tar.gz 編譯nginx失敗了

 

groupadd nginx

useradd -g nginx -s /sbin/nologin nginx

mkdir -p /var/tmp/nginx/client/

mkdir -p /usr/local/nginx

 

 

tar xf nginx-1.13.8.tar.gz

cd /root/nginx-1.13.8

 

./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_realip_module --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi --with-pcre --add-module=/root/nginx-upsync-module

 

make && make install

 

echo 'export PATH=/usr/local/nginx/sbin:$PATH' >> /etc/profile

source /etc/profile

 

2、配置nginx虛擬主機

在node1上配置虛擬主機：

cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 內容如下：

user  nginx;

worker_processes  4;

events {

    worker_connections  1024;

}

http {

    include       mime.types;

    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

    tcp_nopush     on;

    keepalive_timeout  65;

    gzip  on;

    server {

        listen       80;

        server_name  192.168.5.71;

        location / {

            root   /usr/share/nginx/html;

            index  index.html index.htm;

        }

    }

}

 

創建網頁文件：

echo 'node71' > /usr/share/nginx/html/index.html

 

 

 

在node3上啟動虛擬主機：

cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 內容如下：

user  nginx;

worker_processes  4;

events {

    worker_connections  1024;

}

http {

    include       mime.types;

    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

    tcp_nopush     on;

    keepalive_timeout  65;

    gzip  on;

    server {

        listen       80;

        server_name  192.168.5.73;

        location / {

            root   /usr/share/nginx/html;

            index  index.html index.htm;

        }

    }

}

 

創建網頁文件：

echo 'node73' > /usr/share/nginx/html/index.html

 

 

 

在node2上配置虛擬主機：

此處的node2作為LB負載均衡+代理服務器使用

cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 內容如下：

user  nginx;

worker_processes  1;

error_log  logs/error.log  notice;

pid        logs/nginx.pid;

 

events {

    worker_connections  1024;

}

 

http {

    include       mime.types;

    default_type  application/octet-stream;

 

    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '

                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '

                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'

              '$upstream_addr $upstream_status $upstream_response_time $request_time';

 

    access_log  logs/access.log  main;

 

    sendfile        on;

    tcp_nopush     on;

    keepalive_timeout  65;

    gzip  on;

 

    upstream pic_backend {

        # 兜底假數據

        # server 192.168.5.72:82;

 

        # upsync模塊會去consul拉取最新的upstream信息並存到本地的文件中

        upsync 192.168.5.72:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;

        upsync_dump_path /usr/local/nginx/conf/servers/servers_pic_backend.conf;

    }

 

    # LB對外信息

    server {

        listen 80;

        server_name  192.168.5.72;

        location = / {

        proxy_pass http://pic_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;

          add_header    real $upstream_addr;

        }

 

        location = /upstream_show {

            upstream_show;

        }

 

        location = /upstream_status {

            stub_status on;

            access_log off;

        }

    }

    # 兜底的后端服務器

    server {

        listen       82;

        server_name  192.168.5.72;

        location / {

            root   /usr/share/nginx/html82/;

            index  index.html index.htm;

        }

    }

 

}

 

創建網頁文件：

mkdir /usr/share/nginx/html82 -p

echo 'fake data in SLB_72' > /usr/share/nginx/html82/index.html

 

創建upsync_dump_path(consul、upsync存放upstream主機信息使用到這個目錄）

mkdir /usr/local/nginx/conf/servers/

 

 

3、安裝consul（3台機器上都執行安裝）

cd /root/

mkdir /usr/local/consul/

 

unzip consul_1.0.0_linux_amd64.zip

mv consul /usr/local/consul/

mkdir /etc/consul.d

cd /usr/local/consul/

 

echo 'export PATH=/usr/local/consul/:$PATH' >> /etc/profile

source /etc/profile

 

node71上：

/usr/local/consul/consul agent -server -bootstrap-expect 3 -ui -node=node71 -config-dir=/etc/consul.d --data-dir=/etc/consul.d -bind=192.168.5.71 -client 0.0.0.0

 

node72上：

/usr/local/consul/consul agent -server -bootstrap-expect 3 -ui -node=node72 -config-dir=/etc/consul.d --data-dir=/etc/consul.d -bind=192.168.5.72 -client 0.0.0.0 -join 192.168.5.71

意思是把本節點加入到192.168.5.71這個ip的節點中

 

node73上：

/usr/local/consul/consul agent -server -bootstrap-expect 3 -ui -node=node73 -config-dir=/etc/consul.d --data-dir=/etc/consul.d -bind=192.168.5.73 -client 0.0.0.0 -join 192.168.5.71

意思是把本節點加入到192.168.5.71這個ip的節點中

 

 

這樣的話，就在3台主機前台啟動了consul程序。

 

可以在任一台主機上執行：

consul members 列出當前集群的節點狀態

 

consul info  列出當前集群的節點詳細信息  （輸出信息太多，自己運行時候看去吧）

 

訪問consul自帶的web界面

http://192.168.5.71/upstream_show （3個節點都開了webui，因此我們訪問任意節點都行）

 

 

 

在任一節點上執行如下命令，即可添加2個key-value信息：

curl -X PUT -d '{"weight":10, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}' http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend/192.168.5.71:80

curl -X PUT -d '{"weight":10, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}' http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend/192.168.5.73:80

 

在web界面，就可看到如下所示：

 

 

刪除的命令是：

curl -X DELETE http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend/192.168.5.71:80

curl -X DELETE http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend/192.168.5.73:80

 

 

調整后端服務的參數：

curl -X PUT -d '{"weight":10, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}' http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/test/192.168.5.71:80

 

 

4、測試consul+nginx調度

在node1、node2、node3上都執行 /usr/local/nginx/sbin/nginx 啟動nginx服務

 

訪問http://192.168.5.72/upstream_show

 

訪問http://192.168.5.72/upstream_status

 

剛才我們在第三步的時候，執行了如下2條命令，自動在consul里面加了2行內容。

curl -X PUT -d '{"weight":10, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}' http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend/192.168.5.71:80

curl -X PUT -d '{"weight":10, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}' http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/pic_backend/192.168.5.73:80

 

我們node2的nginx在啟動的時候，會去nginx.conf里面配置的consul地址去尋找對應的upstream信息。同時會dump一份upstream的配置到/usr/local/nginx/conf/servers目錄下。

[root@node72 /usr/local/nginx/conf/servers ]# cat servers_pic_backend.conf

server 192.168.5.73:80 weight=10 max_fails=2 fail_timeout=10s;

server 192.168.5.71:80 weight=10 max_fails=2 fail_timeout=10s;

 

 

我們可以寫個curl腳本測試下，如下

for i in {1..100} ;do curl http://192.168.5.72/; done > /root/log

grep -c node71 /root/log ;grep -c node73 /root/log

可以看到curl是輪詢請求到后端的node1和node3上去的。

或者使用for i in {1..100} ;do curl -s -I http://192.168.5.72/|tail -2 |head -1; done

 

如果要下線后端主機進行發布的話，只要把down參數置為1即可，類似如下：

curl -X PUT -d '{"weight":2, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":1}'  http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/test/192.168.5.73:80

 

如果發布完成並驗證后，需要上線，可以再次把down參數置為0：

curl -X PUT -d '{"weight":2, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}'  http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/test/192.168.5.73:80

 

 

如果調整在線調整后端服務的upstream參數：

curl -X PUT -d '{"weight":2, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":0}'  http://192.168.5.71:8500/v1/kv/upstreams/test/192.168.5.73:80

 

 

 

 

說明：

1、每次去拉取 consul 都會設置連接超時，由於 consul 在無更新的情況下默認會 hang 五分鍾，所以響應超時配置時間應大於五分鍾。大於五分鍾之后，consul 依舊沒有返回，便直接做超時處理。

2、由於upsync模塊會在pull新數據時候，自動在本地存一份upstream配置的副本。因此即便我們上面的3個consul進程全部宕掉了，nginx服務短時間內也不會受到影響。只要我們的監控完善及時將consul進程啟動即可。

 

 

 

此外，還可使用nginx +consulconsul-template這種架構來控制nginx的配置

 

具體可以參考：

https://www.jianshu.com/p/9976e874c099

https://www.jianshu.com/p/a4c04a3eeb57?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation

https://www.cnblogs.com/MrCandy/p/7152312.html

https://github.com/hashicorp/consul-template 

官方提供的nginx參考模板：https://github.com/hashicorp/consul-template/blob/master/examples/nginx.md

 

轉自：https://blog.51cto.com/lee90/2056182