nginx+upsync+consul 构建动态nginx配置系统

参考：

http://www.php230.com/weixin1456193048.html  【upsync模块说明、性能评测】

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

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

根源问题

nginx reload是有一定损耗的，如果你使用的是长连接的话，那么当reload nginx时长连接所有的worker进程会进行优雅退出，并当该worker进程上的所有连接都释放时，进程才真正退出。

Consul+Consul-template的问题

动态nginx负载均衡的配置，可以通过Consul+Consul-template方式，但是这种方案有个缺点：每次发现配置变更都需要reload nginx，而reload是有一定损耗的。而且，如果你需要长连接支持的话，那么当reloadnginx时长连接所在worker进程会进行优雅退出，并当该worker进程上的所有连接都释放时，进程才真正退出（表现为worker进程处于worker process is shutting down）。因此，如果能做到不reload就能动态更改upstream，那么就完美了。

解决办法

对于社区版nginx目前有三个选择方式：

1. Tengine 的Dyups模块。
2. 微博的Upsync+Consul 实现动态负载均衡。
3. 使用OpenResty的balancer_by_lua，而又拍云使用其开源的slardar（Consul + balancer_by_lua）实现动态负载均衡。

本文使用upsync模块来解决配置文件修改后，reload nginx进程造成性能下降的问题。

Upsync介绍

Upsync，微博开源基于Nginx容器动态流量管理方案 。

Nginx 以其超高的性能与稳定性，在业界获得了广泛的使用，微博的七层就大量使用了 Nginx 。结合 Nginx 的健康检查模块，以及动态 reload 机制，可以近乎无损的服务的升级上线与扩容。这个时候扩容的频次比较低，大多数情况下是有计划的扩容。

Upsync，开发了模块 nginx-upsync-module，它的功能是拉取 consul 的后端 server 的列表，并更新 Nginx 的路由信息。此模块不依赖于任何第三方模块。 consul 作为 Nginx 的 db，利用 consul 的 KV 服务，每个 Nginx work 进程独立的去拉取各个 upstream 的配置，并更新各自的路由。流程图如下：

应用案例：

模块已经应用在微博的各类业务中，下面图表对比分析使用模块前后的 QPS 与耗时变化。

 

 从数据可以得出，reload 操作时造成 nginx 的请求处理能力下降约 10%，Nginx 本身的耗时会增长 50%+。若是频繁的扩容缩容，reload 操作造成的开销会更加明显。

 

upsync模块+consul 来实现动态负载均衡

这里我们使用的是upsync模块+consul 来实现动态负载均衡。操作笔记如下：

 consul的命令很简单，官方文档有详细的样例供参考，这里略过。

实验环境：

3台centos7.3机器

cat /etc/hosts 如下：

192.168.5.71  node71

192.168.5.72  node72

192.168.5.73  node73

 

consul 我们使用3节点都是server角色。如果集群内某个节点宕机的话，集群会自动重新选主的。

nginx-Upsync模块：新浪微博开源的，，它的功能是拉取 consul 的后端 server 的列表，并更新 Nginx 的路由信息。且reload对nginx性能影响很少。

 

1、安装nginx+ nginx-upsync-module（3台机器上都执行安装）

nginx-upsync-module模块： 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

# 建议使用git clone代码编译，刚开始我使用release的tar.gz 编译nginx失败了

 

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虚拟主机

在node1上配置虚拟主机：

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

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;

        }

    }

}

 

创建网页文件：

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

 

 

 

在node3上启动虚拟主机：

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

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;

        }

    }

}

 

创建网页文件：

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

 

 

 

在node2上配置虚拟主机：

此处的node2作为LB负载均衡+代理服务器使用

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

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 {

        # 兜底假数据

        # server 192.168.5.72:82;

 

        # upsync模块会去consul拉取最新的upstream信息并存到本地的文件中

        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对外信息

    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;

        }

    }

    # 兜底的后端服务器

    server {

        listen       82;

        server_name  192.168.5.72;

        location / {

            root   /usr/share/nginx/html82/;

            index  index.html index.htm;

        }

    }

 

}

 

创建网页文件：

mkdir /usr/share/nginx/html82 -p

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

 

创建upsync_dump_path(consul、upsync存放upstream主机信息使用到这个目录）

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

 

 

3、安装consul（3台机器上都执行安装）

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

意思是把本节点加入到192.168.5.71这个ip的节点中

 

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

意思是把本节点加入到192.168.5.71这个ip的节点中

 

 

这样的话，就在3台主机前台启动了consul程序。

 

可以在任一台主机上执行：

consul members 列出当前集群的节点状态

 

consul info  列出当前集群的节点详细信息  （输出信息太多，自己运行时候看去吧）

 

访问consul自带的web界面

http://192.168.5.71/upstream_show （3个节点都开了webui，因此我们访问任意节点都行）

 

 

 

在任一节点上执行如下命令，即可添加2个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：

 

 

删除的命令是：

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

 

 

调整后端服务的参数：

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、测试consul+nginx调度

在node1、node2、node3上都执行 /usr/local/nginx/sbin/nginx 启动nginx服务

 

访问http://192.168.5.72/upstream_show

 

访问http://192.168.5.72/upstream_status

 

刚才我们在第三步的时候，执行了如下2条命令，自动在consul里面加了2行内容。

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

 

我们node2的nginx在启动的时候，会去nginx.conf里面配置的consul地址去寻找对应的upstream信息。同时会dump一份upstream的配置到/usr/local/nginx/conf/servers目录下。

[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;

 

 

我们可以写个curl脚本测试下，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是轮询请求到后端的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

 

如果要下线后端主机进行发布的话，只要把down参数置为1即可，类似如下：

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

 

如果发布完成并验证后，需要上线，可以再次把down参数置为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

 

 

如果调整在线调整后端服务的upstream参数：

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

 

 

 

 

说明：

1、每次去拉取 consul 都会设置连接超时，由于 consul 在无更新的情况下默认会 hang 五分钟，所以响应超时配置时间应大于五分钟。大于五分钟之后，consul 依旧没有返回，便直接做超时处理。

2、由于upsync模块会在pull新数据时候，自动在本地存一份upstream配置的副本。因此即便我们上面的3个consul进程全部宕掉了，nginx服务短时间内也不会受到影响。只要我们的监控完善及时将consul进程启动即可。

 

 

 

此外，还可使用nginx +consulconsul-template这种架构来控制nginx的配置

 

具体可以参考：

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参考模板：https://github.com/hashicorp/consul-template/blob/master/examples/nginx.md

 

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