網站架構演變
LNP+Mariadb數據庫分離
Web服務器集羣
網站架構演變
學習從單機架構到集羣架構的演變之路：
單機版LNMP
獨立數據庫服務器
Web服務器集羣與Session保持
動靜分離、數據庫集羣
各種緩存服務器
業務模型
步驟
此案例主要是學習網站架構演變的過程，以拓撲圖和理論爲主，具體實現還需要結合具體的軟件。
步驟一：單機版LNMP
單機版網站，拓撲如圖-1所示。
圖-1 單機版網站服務器
用戶量少時使用，簡單、成本低、存在單點故障。
步驟二：獨立數據庫服務器
獨立數據庫服務器是將網站靜態文件、代碼文件等資料與數據庫分離的架構，當用戶量增加時單機的處理能力有限，PHP或JAVA代碼的執行需要消耗大量CPU資源，數據庫的增刪改查需要調用大量的內存資源，將兩者分離可以減輕服務器的壓力，其拓撲結構如圖-2所示。
圖-2 web服務器與數據庫分離
Web服務器和數據庫服務器的壓力都可以得到有效改善，訪問量有所增加。但是服務器依然存在單點故障問題。
步驟三：Web服務器集羣與Session保持
我們可以通過Nginx、Haproxy代理服務器實現Web負載均衡集羣，也可以使用LVS調度器實現Web負載均衡集羣。部署完Web集羣后還需要考慮如何進行Session會話保持，方法很多，如：根據源IP保持，代理服務器重寫Cookie信息，共享文件系統保存session，使用數據庫共享session等等。
該架構拓撲如圖-3所示。
圖-3
但是如果只有一臺調度器依然會導致單點故障的問題，因此還需要使用Keepalived或Heartbeat之類的軟件進行高可用配置，如圖-4所示。
圖-4
對於網站內容而言可以分離爲動態頁面和靜態頁面，靜態頁面就需要數據文件，動態頁面則需要CPU解析代碼，需要消耗大量的CPU資源，因此可以將靜態和動態分離爲兩組服務器，動態頁面有腳本代碼組成，是一種基於網頁的應用程序，因此這一組服務器也稱爲應用服務器，其架構如圖-5所示。
圖-5
步驟四：動靜分離、數據庫集羣
隨着服務器的增加，雖然性能與併發量得到了明顯的提升，但是數據的一致性、管理的便利性成爲了新的問題，因此就需要增加統一的存儲服務器，實現數據的同步一致，可以使用NFS，GlusterFS、Ceph等軟件實現該功能，其架構如圖-6所示。
圖-6
此時所有應用服務器都連接一臺數據庫服務器進行讀寫操作，而且後期隨着數據庫中的數據不斷增加，會導致數據庫成爲整個網站的瓶頸！這就需要我們對數據進行分庫分表，創建數據庫主從或者數據庫集羣，實現讀寫分離，其拓撲如圖-7所示。
圖-7
步驟五：緩存服務器與業務模型
對於靜態數據我們可以通過varnish、squid或者nginx進行緩存，將數據緩存到距離用戶更近的位置，構建CDN（內容分發網絡）架構。
對於傳統的SQL數據庫而言，我們也可以通過增加NoSQL數據庫，實現數據緩存的功能，提升數據庫的訪問速度。
備註：數據庫相關知識在第三階段課程有詳細介紹，第二階段項目暫時不做數據庫優化。
最後，基於前面的架構，我們還可以將網站按照公司的業務進行分離，每個業務都可以是一個獨立的集羣，如圖-8所示。
圖-8
2 案例2：LNP+Mariadb數據庫分離
2.1 問題
部署LNP+Mariadb實現數據庫與Web服務器分離，實現以下目標：
將舊的數據庫備份，遷移到新的服務器
修改配置調用新的數據庫服務器
2.2 方案
實驗拓撲如圖-9所示，做具體實驗前請先配置好環境。
圖-9
主機配置如表-1所示。
表-1
2.3 步驟
實現此案例需要按照如下步驟進行。
步驟一：部署數據庫服務器
1）準備一臺獨立的服務器，安裝數據庫軟件包
[root@database ~]# yum -y install mariadb mariadb-server mariadb-devel
[root@database ~]# systemctl start mariadb
[root@database ~]# systemctl enable mariadb
2)將之前單機版LNMP網站中的數據庫遷移到新的數據庫服務器。
登陸192.168.2.11主機，備份數據庫並拷貝給新的服務器，關閉舊的數據庫服務。
[root@centos7 ~]# mysqldump wordpress > wordpress.bak
[root@centos7 ~]# scp wordpress.bak 192.168.2.21:/root/
[root@centos7 ~]# systemctl stop mariadb
[root@centos7 ~]# systemctl disable mariadb
登陸192.168.2.21主機，使用備份文件還原數據庫。
創建空數據庫：
[root@database ~]# mysql
MariaDB [(none)]> create database wordpress character set utf8mb4;
MariaDB [(none)]> exit
使用備份文件還原數據：
[root@database ~]# mysql wordpress < wordpress.bak
重新創建賬戶並授權訪問：
[root@database ~]# mysql
MariaDB [(none)]> grant all on wordpress.* to wordpress@'%' identified by 'wordpress';
MariaDB [(none)]> flush privileges;
MariaDB [(none)]> exit
3）修改wordpress網站配置文件，調用新的數據庫服務器。
Wordpress在第一次初始化操作時會自動生產配置文件：wp-config.php，登陸192.168.2.11修改該文件即可調用新的數據庫服務。
[root@centos7 ~]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
修改前內容如下：
define('DB_HOST', '192.168.2.11');
修改後內容如下：
define('DB_HOST', '192.168.2.21');
步驟二：客戶端測試
1）客戶端使用瀏覽器訪問wordpress網站。
[root@client ~]# firefox http://192.168.2.11
3 案例3：Web服務器集羣
3.1 問題
使用HAProxy部署Web服務器集羣，實現以下目標：
部署三臺Web服務器
遷移網站數據，使用NFS實現數據共享
部署HAProxy代理服務器實現負載均衡
部署DNS域名解析服務器
3.2 方案
實驗拓撲如圖-10所示，做具體實驗前請先配置好環境。
圖-10
備註：實際操作中DNS服務代理服務器部署在同一臺主機上（節約虛擬機資源）。
主機配置如表-2所示。
表-2
3.3 步驟
實現此案例需要按照如下步驟進行。
步驟一：部署web2和web3服務器
1）安裝LNP軟件包
[root@web2 ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel
[root@web2 lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
[root@web2 lnmp_soft]# cd nginx-1.12.2/
[root@web2 nginx-1.12.2]# ./configure \
--with-http_ssl_module \
--with-http_stub_status_module
[root@web2 nginx-1.12.2]# make && make instal
[root@web2 ~]# yum -y install php php-fpm php-mysql mariadb-devel
[root@web3 ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel
[root@web3 lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
[root@web3 lnmp_soft]# cd nginx-1.12.2/
[root@web3 nginx-1.12.2]# ./configure \
--with-http_ssl_module \
--with-http_stub_status_module
[root@web3 nginx-1.12.2]# make && make instal
[root@web3 ~]# yum -y install php php-fpm php-mysql mariadb-devel
2）修改nginx配置實現動靜分離（web2和web3操作）
web2修改默認首頁index.php，配置兩個location實現動靜分離。
[root@web2 ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
location / {
root html;
index index.php index.html index.htm;
}
location ~ \.php$ {
root html;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi.conf;
}
web3修改默認首頁index.php，配置兩個location實現動靜分離。
[root@web3 ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
location / {
root html;
index index.php index.html index.htm;
}
location ~ \.php$ {
root html;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi.conf;
}
3）啓動相關服務
[root@web2 ~]# echo "/usr/local/nginx/sbin/nginx" >> /etc/rc.local
[root@web2 ~]# chmod +x /etc/rc.local
[root@web2 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
[root@web2 ~]# systemctl start php-fpm #啓動php-fpm服務
[root@web2 ~]# systemctl enable php-fpm
[root@web3 ~]# echo "/usr/local/nginx/sbin/nginx" >> /etc/rc.local
[root@web3 ~]# chmod +x /etc/rc.local
[root@web3 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
[root@web3 ~]# systemctl start php-fpm #啓動php-fpm服務
[root@web3 ~]# systemctl enable php-fpm
附加知識：systemd！！！
源碼安裝的軟件默認無法使用systemd管理，如果需要使用systemd管理源碼安裝的軟件需要手動編寫服務的service文件（編寫是可以參考其他服務的模板文件）。以下是nginx服務最終編輯好的模板。
Service文件存儲路徑爲/usr/lib/system/system/目錄。
[root@centos7 ~]# vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=The Nginx HTTP Server
#描述信息
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
#指定啓動nginx之前需要其他的其他服務，如network.target等
[Service]
Type=forking
#Type爲服務的類型，僅啓動一個主進程的服務爲simple，需要啓動若干子進程的服務爲forking
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
#設置執行systemctl start nginx後需要啓動的具體命令.
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
#設置執行systemctl reload nginx後需要執行的具體命令.
ExecStop=/bin/kill -s QUIT ${MAINPID}
#設置執行systemctl stop nginx後需要執行的具體命令.
[Install]
WantedBy=multi-user.target
步驟二：部署NFS，將網站數據遷移至NFS共享服務器
1）部署NFS共享服務器
[root@nfs ~]# yum install nfs-utils
[root@nfs ~]# mkdir /web_share
[root@nfs ~]# vim /etc/exports
/web_share 192.168.2.0/24(rw,no_root_squash)
[root@nfs ~]# systemctl restart rpcbind
[root@nfs ~]# systemctl eanble rpcbind
NFS使用的是隨機端口，每次啓動NFS都需要將自己的隨機端口註冊到rpcbind服務，這樣客戶端訪問NFS時先到rpcbind查詢端口信息，得到端口信息後再訪問NFS服務。
[root@nfs ~]# systemctl restart nfs
[root@nfs ~]# systemctl enable nfs
2）遷移舊的網站數據到NFS共享服務器
將web1（192.168.2.11）上的wordpress代碼拷貝到NFS共享。
[root@web1 ~]# cd /usr/local/nginx/
[root@web1 nginx]# tar -czpf html.tar.gz html/
[root@web1 nginx]# scp html.tar.gz 192.168.2.31:/web_share/
登陸nfs服務器，將壓縮包解壓
[root@nfs ~]# cd /web_share/
[root@nfs web_share]# tar -xf html.tar.gz
3)所有web服務器訪問掛載NFS共享數據。
[root@web1 ~]# rm -rf /usr/local/nginx/html/*
[root@web1 ~]# yum -y install nfs-utils
[root@web1 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
[root@web1 ~]# mount -a
[root@web2 ~]# yum -y install nfs-utils
[root@web2 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
[root@web2 ~]# mount -a
[root@web3 ~]# yum -y install nfs-utils
[root@web3 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
[root@web3 ~]# mount -a
步驟三：部署HAProxy代理服務器
1）部署HAProxy
安裝軟件，手動修改配置文件，添加如下內容。
[root@proxy ~]# yum -y install haproxy
[root@proxy ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
listen wordpress *:80
balance roundrobin
server web1 192.168.2.11:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
server web2 192.168.2.12:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
server web3 192.168.2.13:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
[root@proxy ~]# systemctl start haproxy
[root@proxy ~]# systemctl enable haproxy
步驟三：部署DNS域名服務器
1）安裝DNS相關軟件（192.168.4.5操作）。
[root@proxy ~]# yum -y install bind bind-chroot
2）修改主配置文件，添加zone。
[root@proxy ~]# vim /etc/named.conf
options {
listen-on port 53 { any; }; #服務監聽的地址與端口
directory "/var/named"; #數據文件路徑
allow-query { any; }; #允許任何主機訪問DNS服務
... ...
};
zone "lab.com" IN { #定義正向區域
type master;
file "lab.com.zone";
};
#include "/etc/named.rfc1912.zones"; #註釋掉改行
#include "/etc/named.root.key"; #註釋掉改行
[root@proxy ~]# named-checkconf /etc/named.conf #檢查語法
3）修改正向解析記錄文件。
注意：保留文件權限。
[root@proxy named]# cp -p /var/named/named.localhost /var/named/lab.com.zone
[root@proxy named]# vim /var/named/lab.zone
$TTL 1D
@ IN SOA @ rname.invalid. (
0 ; serial
1D ; refresh
1H ; retry
1W ; expire
3H ) ; minimum
@ NS dns.lab.com.
dns A 192.168.4.5
www A 192.168.4.5
4）啓動服務
[root@proxy named]# systemctl start named
[root@proxy named]# systemctl enable named
5）客戶端修改DNS解析文件
提示：做完實驗修改回原始內容。
[root@room9pc01 data]# cat /etc/resolv.conf
# Generated by NetworkManager
search tedu.cn
nameserver 192.168.4.5
nameserver 172.40.1.10
nameserver 192.168.0.220
步驟四：修改wordpress配置文件
1）修改wp-config.php
在define(‘DB_NAME’, ‘wordpress’)這行前面添加如下兩行內容：
[root@web3 html]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
define('WP_SITEURL', 'http://www.lab.com');
define('WP_HOME', 'http://www.lab.com');
如果不添加這兩行配置，瀏覽器訪問網站某個子頁面後，URL會固定到某一臺後端服務器不輪詢。
什麼是灰度發佈：
灰度發佈（又名金絲雀發佈）是指在黑與白之間，能夠平滑過渡的一種發佈方式。
讓一部分用戶繼續用產品特性A，一部分用戶開始用產品特性B，如果用戶對B沒有什麼反對意見，那麼逐步擴大範圍，把所有用戶都遷移到B上面來。灰度發佈可以保證整體系統的穩定，在初始灰度的時候就可以發現、調整問題，以保證其影響度。灰度期：灰度發佈開始到結束期間的這一段時間，稱爲灰度期。