IIS搭建負載均衡WebFarm+Arr


--- 本文所述僅針對IIS7.0或更高版本

--- 本文中提到的ServerFarm、WebFarm、web農場都是指WFF

一、IIS簡介

IIS( Internet Information Services),微軟官方Windows平台上面web容器服務。支持http協議和ftp協議,類似於Linux上面的Apache。

IIS和Windows操作系統綁定在一起,安裝了windows操作系統也就安裝了iis;iis生態高度模塊化,本身僅支持部署靜態網站,安裝相應的拓展程序和補丁包可以拓展iis提供的服務范疇。例如安裝aspnet_regiis.exe,即可在IIS中部署asp.net應用程序。iis常用於部署基於DotNet平台和php開發的web程序。

二、負載均衡簡介

負載均衡是一種web服務器部署架構,主要為了達到水平擴展服務器和解決服務器單點故障的問題。

三、IIS中負載均衡解決方案-WFF(WebFarmFramework)

1:web農場簡介

WFF是IIS的一個拓展程序,是IIS中負載均衡的解決方案,能夠幫助我們輕松實現Web網站的高性能、高可用性,用來在Web服務器群上提供和管理系統,從而使得集群的軟件組件安裝和配置成為可能,另外它還支持對ASP.NET應用的自動配置。可以通過配置來更新群里面的服務器。另外,也可以做反向代理服務器。

2:web農場提供的功能

內容同步:包括應用的同步和平台的同步。應用同步是指在集群內部同步應用程序部署包和配置文件等;平台同步是指在集群中同步web應用程序運行的環境和平台提供的支持組件,保證各個服務器中應用程序的運行環境是一致的。 比如:.NET 4.0 Runtime、PHP、ASP.NET MVC等

     負載均衡。Web Farm內部有多個Web服務器,請求過來以后,會真正的被哪台服務器處理?這需要用到WFF的負載均衡策略。WFF 默認提供了幾種策略,WeightedRoundRobin、ServerVariableHash(服務器變量)、QueryStringHash、RequestHash。根據這些策略,可以實現請求的分配

     監控和管理。WFF允許查看當前Web Farm內服務器的運行狀況,包括:Web 服務器是否健康、接受了多少請求、每台服務器的總流量是多少。同時還能測試某台服務器是否處於運行狀態。另外還允許我們暫時停用某台服務器,請求就不會路由到停用的服務器。

    緩存。對於部分變化不大的內容,可以采用緩存的方式。緩存有兩種,內存緩存和磁盤緩存。緩存可以降低網絡內部的流量,提高響應速度。嚴格來說,以上這些功能不是依靠WFF一個工具實現的,而是以WFF為中心的一系列工具實現的,其中包括:Microsoft Web Farm Framework (WFF) 、Web Deployment Tools(WDT)、URL Rewrite、Application Request Route(ARR)、External Cache等小工具。這些工具可以集成在Web Farm中配合工作,也可以單獨安裝使用。工具多了點兒,不過安裝起來不算太麻煩,使用WPI(WebPlatformInstaller)安裝WFF的時候會一並安裝相關插件。

3:常見問題

        WFF依賴什么?

            IIS7.0或更高; Microsoft Web Platform Installer,Microsoft Web Deploy

        WFF是否必須使用ARR(application request routing)來實現負載均衡?

            不是的,WFF僅提供集群管理,負載均衡等工作,無法監聽客戶端請求。

4:搭建WFF

        1:WFF整體架構

            客戶端請求由ControllerServer接收,接收之后會分發給web農場中的SecondaryServers。




            ControllerServer、SecondaryServer服務器需要有相同的體系結構, 如果主服務器是32位計算機,則每個輔助服務器也必須是32位計算機。如果主服務器是64位計算機,則輔助服務器也必須是64位。 ControllerServer、SecondaryServer服務器需要具有相同的操作系統和Service Pack

         2:防火牆設置

            為了使Web Farm Framework組件與服務器場中的服務器通信,必須允許以下程序和功能通過防火牆進行通信:

            * 核心網絡

            * 遠程管理

        3:安裝相關IIS拓展

            * 安裝方式一,單個組件安裝(不推薦)

            * 安裝方式二,使用WPI(WebPlatformInstaller)進行安裝(推薦),此方式,會一並安裝所需全部依賴插件

下載並安裝WPI,地址 https://www.microsoft.com/web/downloads/platform.aspx安裝成功之后有兩種打開方式,通過Windows應用程序的快捷方式;重啟IIS(或重啟計算機之后)在IIS中有一個圖標。

選擇產品選項卡,然后選擇服務器。

找到Web Farm Framework 2.0,然后單擊“添加”。

點擊安裝。

        4:創建ServerFarm

            打開IIS管理器,然后在“ 連接”窗格中展開節點。右鍵單擊“ 服務器場”,然后單擊“ 創建服務器場”。將啟動“ 創建服務器場”向導。


    輸入web農場的名字。點擊下一步,進行SecondaryServer服務器的配置,如下圖。需要按照圖中先后順序配置服務器ip或者域名(ServerAddress可填寫局域網ip地址,公網ip地址,域名),以及請求端口。注意,若輸入ip之后直接點擊“添加”,再去修改端口是無法保存成功的,端口任然是默認的80端口。另外SecondaryServer只可以添加和移除,無法修改,所以若添加服務器的時候端口填寫錯誤了,只能先刪除掉,再次重新添加。




    此時,172.18.6.81這個機器就已經添加進來了,配置的http端口為8001,我們點擊“確定”。

    在添加完所有的機器之后,ServerFarm中的機器列表如下,至此WebFarm集群已經配置完成。

四、配置webFarm訪問路由--ARR(ApplicationRequestRouting)。

    當前webFarm已經配置成功,多個機器已經組成了集群,但是現在客戶端的請求還無法到達SecondaryServers,因為缺少請求的路由。 可以簡單的理解為,WebFarm負責提供服務,ARR負責將流量引入到WebFarm。

1:ARR簡介

        ARR是IIS 的一個插件,可以攔截所有訪問IIS的http請求,並基於HttpHeader和ServerVariables對請求的下一步去處做出決定。

2:安裝ARR

    *IIS插件的安裝,推薦使用WPI

    在使用WPI安裝ARR的過程中,會附帶安裝url重寫模塊(URLRewriteModule)(若當前IIS未安裝url重寫)。url重寫模塊也是IIS的一個插件,可以單獨使用,例如用作http請求轉發到https。這里是和ARR配合使用,作為ARR的一個核心模塊。url重寫模塊識別客戶端請求頭信息或者是ARR提供的服務器變量,結合通配符和正則表達式將請求按照一定的規則分發到WebFarm。

五:為站點配置負載均衡

1:准備三台機器

5.1.1、172.18.8.88:作為ControllerServer,並在此機器上面安裝WFF和ARR。在IIS中新建一個站點Leading。




站點部署包:

此站點為一個靜態網站,部署包中僅一個html文件,

設置此站點的應用程序池

        *.NET_CLR版本為:無托管代碼。創建leading的目的是分發訪問此站點的流量,此站點並不提供服務,所以無需程序安裝包,也無需啟用任何的isapi擴展。




        *回收-固定時間間隔:設置為0。即永遠不會回收。此項設置是為了讓leading時刻保持活躍狀態,一直穩定的運行。鑒於此站點是一個靜態站點,個人覺得沒有必要對此處的默認設置做更改,但是官方網站是這樣建議的。官網說明: https://docs.microsoft.com/zh-cn/iis/extensions/installing-application-request-routing-arr/install-application-request-routing

        *進程模型-閑置超時:設置為0.即永遠不閑置。目的:同上。

嘗試訪問leading

5.1.2、172.18.6.81:作為SecondaryServer,此機器上面不需要安裝WFF和ARR。在IIS中新建一個站點SecondaryServer81。此站點部署包為一個ASP.NET MVC開發的網站。

站點部署包為:


部署包的根目錄有一個check.txt的文件,里面的內容為:

此站點應用程序池按照常規ASP.NET MVC站點設置。嘗試訪問此站點。

網站可以正常打開,並且172.18.8.88機器也可以訪問到此網站的內容。注意到首頁頂部有一個標識,指代此網站是部署在172.18.6.81這台機器上面。

5.1.2、172.18.3.249:作為SecondaryServer,此機器上面不需要安裝WFF和ARR。在IIS中新建一個站點SecondaryServer249。此站點部署包為一個ASP.NET MVC開發的網站。

部署包和172.18.6.81上面的一樣,只不過首頁頂部的標識改成了172.18.3.249。嘗試訪問:

5.2、為兩個SecondaryServer網站配置session服務器。

    5.2.1:為什么要做這一步

        在負載均衡的環境中,用戶的請求會分流到不同的服務器,session信息需要集中存儲,避免回話丟失需要用戶重新登錄的問題。若站點不是使用sessin來保存用戶會話,可以跳過此步驟。

    5.2.2:設置session服務器

        在172.18.8.88機器(也可以是另外的其他機器)上面開啟Asp.NetStateServicee,這是一個windows服務,隨DotNetFramework一起安裝的。此服務的功能就是管理sessin會話。

    Asp.NetStateServicee此服務默認工作端口是42424,若開啟了防火牆,需要配置此端口的出站規則,若未開啟防火牆,不予理會。

    要讓其他機器可以訪問到172.18.8.88上面的Asp.NetStateServicee服務,還需要修改注冊表來提供相應的支持。

打開注冊表:HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\aspnet_state\Parameters

AllowRemoteConnection需要設置為1

Port可以根據需要自行修改,這里保持默認。

5.2.3:修改兩個SecondaryServer站點的配置文件,配置session服務器地址。

5.2.4:需要注意的地方

    修改兩個SecondaryServer服務器IIS中站點的編號,他們的編號必須一致。狀態服務器是使用IIS中的站點編號和Cookie中的SessionId來確定session請求的唯一性。若SecondaryServer站點的IIS編號不一致會出現會話狀態丟失的問題。如下圖,箭頭指向的“22”就是IIS網站編號,是IIS為每一個網站分配的一個唯一id。

5.3、在172.18.8.88上面配置流量分發規則

5.3.1:設置url重寫規則,所有訪問172.18.8.88的請求都轉發到WebFarm中。

打開IIS,在左邊連接窗格中,選中根目錄,點擊右邊的url重寫。

點擊右邊的添加規則

在入站規則中選中空白規則

進入到“編輯入站規則”

名稱我們設置為:ARR_TestArr_loadbalance

匹配URL--->請求的URL:下拉框選中“與模式匹配”

匹配URL--->使用:下拉框選中“正則表達式”

匹配URL--->模式:填寫“.*”

注意:一定要清楚【匹配URL--->模式 】是匹配URL中的哪一部分,假設當前請求的URL地址為https://shiyousan.com/Home/Index?page=1,那么規則模式匹配的部分就是Home/Index, 一定要注意匹配URL的只是路徑部分,不包含主機域名部分,也不包含查詢字符串。

匹配URL-→忽略大小寫:勾選中

條件:當前不做任何修改

服務器變量:不做任何修改

操作--->操作類型:下拉框選中“路由到服務器場”

操作--->操作屬性:當選中了“路由到服務器場”之后,操作屬性會自動填寫,不用任何修改。

操作-→停止處理后續規則:不要勾選。入站規則可以有很多條,若勾選中“停止處理后續規則”,則規則列表中位於此規則下面的規則將不會起作用。

點擊右上角的“應用”

此時,入站規則已經設置完畢

嘗試訪問http://172.18.8.88

通過首頁頂部的標識,我們知道此次請求已經分發到了172.18.3.249.

配置WebFarm的時候,負載均衡算法默認的是權重輪詢,當再次刷新后,首頁標識變成了172.18.3.81。

5.3.2:過濾靜態文件,靜態文件不做分發

網站所有的商品圖片都存放在阿里雲nas中,nas是掛在在ControllerServer上面,當用戶訪問商品圖片的時候,該請求不應該分發到SecondaryServer上面。為了實現此要求,在5.3.1的基礎上,編輯入站規則的條件。

{URL}:為前文提到的服務器變量,簡單來說,服務器變量(ServerVariables)就是IIS內置的一些變量,這些變量由用戶請求產生, 提供有關服務器,與客戶端的連接以及該連接上的當前請求的信息。變量中的值就是用戶http請求頭和請求URI的相關信息。此處{URL}服務器變量是指用戶請求中的路徑部分,不包含域名、端口和查詢字符串。

與模式匹配:模式即規則,也就是說{URL}中的值要能夠滿足正則表達式的規則。

模式(^/Photos/*):這是一個正則表達式,匹配從“/Photos”開頭,后面跟任意字符。

其他靜態文件的過濾思路與此一致。常見的服務器變量有:

https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/iis/6.0-sdk/ms524602(v=vs.90)?redirectedfrom=MSDN

根據IIS提供的服務器變量,可以編寫非常復雜的入站條件和入站規則以應對不同的業務場景。

參考:

博客園教程: https://www.cnblogs.com/Leo_wl/p/5104006.html

微軟官方文檔-IIS7的WFF概述: https://docs.microsoft.com/en-us/iis/web-hosting/microsoft-web-farm-framework-20-for-iis-7/overview-of-the-web-farm-framework-20-for-iis

微軟官方文檔-ASP.NET4企業應用部署簡介: https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/web-forms/overview/deployment/deploying-web-applications-in-enterprise-scenarios/

微軟官方文檔-方案:使用IIS服務器構建Web農場: https://docs.microsoft.com/en-us/iis/web-hosting/scenario-build-a-web-farm-with-iis-servers/overview-build-a-web-farm-with-iis-servers

微軟官方文檔-應用程序請求路由(ARR)概述: https://docs.microsoft.com/en-us/iis/extensions/planning-for-arr/application-request-routing-version-2-overview

微軟官方文檔-定義和配置應用程序請求路由到Web農場: https://docs.microsoft.com/en-us/iis/extensions/configuring-application-request-routing-arr/define-and-configure-an-application-request-routing-server-farm

詳解URL重寫插件規則和條件: https://shiyousan.com/post/635654920639643421

詳解URL重寫插件規則和模式: https://shiyousan.com/post/635659901987610088

微軟官方文檔-URL重寫配置參考: https://docs.microsoft.com/en-us/iis/extensions/url-rewrite-module/url-rewrite-module-configuration-reference

使用ARR實現同一台機器IIS和Tomcat共用80端口: https://www.cnblogs.com/aphason/p/4571899.html

微軟官方文檔-服務器變量: https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/iis/6.0-sdk/ms524602(v=vs.90)?redirectedfrom=MSDN

IIS大牛博客: https://blog.lextudio.com/tagged/iis

六、WebFarm高級

1:內容同步

2:持續集成

七、使用ARR+NLB搭建高可用服務體系

NLB:NetworkLoadBalancing 群集允許用戶把兩台或更多的服務器結合起來使用,在客戶端看起來就像是一台服務器,進入NBL 群集的連接請求可以分解傳送給兩個或更多的集群成員.

參考:

https://docs.microsoft.com/zh-cn/iis/extensions/configuring-application-request-routing-arr/achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb

https://wenku.baidu.com/view/fda62dfa0242a8956bece48b.html


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