NSD Project1 DAY02
1 案例1：网站架构演变
1.1 问题
学习从单机架构到集群架构的演变之路：
- 单机版LNMP
- 独立数据库服务器
- Web服务器集群与Session保持
- 动静分离、数据库集群
- 各种缓存服务器
- 业务模型
1.2 步骤
此案例主要是学习网站架构演变的过程，以拓扑图和理论为主，具体实现还需要结合具体的软件。
步骤一：单机版LNMP
单机版网站，拓扑如图-1所示。
图-1 单机版网站服务器
用户量少时使用，简单、成本低、存在单点故障。
步骤二：独立数据库服务器
独立数据库服务器是将网站静态文件、代码文件等资料与数据库分离的架构，当用户量增加时单机的处理能力有限，PHP或JAVA代码的执行需要消耗大量CPU资源，数据库的增删改查需要调用大量的内存资源，将两者分离可以减轻服务器的压力，其拓扑结构如图-2所示。
图-2 web服务器与数据库分离
Web服务器和数据库服务器的压力都可以得到有效改善，访问量有所增加。但是服务器依然存在单点故障问题。
步骤三：Web服务器集群与Session保持
我们可以通过Nginx、Haproxy代理服务器实现Web负载均衡集群，也可以使用LVS调度器实现Web负载均衡集群。部署完Web集群后还需要考虑如何进行Session会话保持，方法很多，如：根据源IP保持，代理服务器重写Cookie信息，共享文件系统保存session，使用数据库共享session等等。
该架构拓扑如图-3所示。
图-3
但是如果只有一台调度器依然会导致单点故障的问题，因此还需要使用Keepalived或Heartbeat之类的软件进行高可用配置，如图-4所示。
图-4
对于网站内容而言可以分离为动态页面和静态页面，静态页面就需要数据文件，动态页面则需要CPU解析代码，需要消耗大量的CPU资源，因此可以将静态和动态分离为两组服务器，动态页面有脚本代码组成，是一种基于网页的应用程序，因此这一组服务器也称为应用服务器，其架构如图-5所示。
图-5
步骤四：动静分离、数据库集群
随着服务器的增加，虽然性能与并发量得到了明显的提升，但是数据的一致性、管理的便利性成为了新的问题，因此就需要增加统一的存储服务器，实现数据的同步一致，可以使用NFS，GlusterFS、Ceph等软件实现该功能，其架构如图-6所示。
图-6
此时所有应用服务器都连接一台数据库服务器进行读写操作，而且后期随着数据库中的数据不断增加，会导致数据库成为整个网站的瓶颈！这就需要我们对数据进行分库分表，创建数据库主从或者数据库集群，实现读写分离，其拓扑如图-7所示。
图-7
步骤五：缓存服务器与业务模型
对于静态数据我们可以通过varnish、squid或者nginx进行缓存，将数据缓存到距离用户更近的位置，构建CDN（内容分发网络）架构。
对于传统的SQL数据库而言，我们也可以通过增加NoSQL数据库，实现数据缓存的功能，提升数据库的访问速度。
备注：数据库相关知识在第三阶段课程有详细介绍，第二阶段项目暂时不做数据库优化。
最后，基于前面的架构，我们还可以将网站按照公司的业务进行分离，每个业务都可以是一个独立的集群，如图-8所示。
图-8
2 案例2：LNP+Mariadb数据库分离
2.1 问题
部署LNP+Mariadb实现数据库与Web服务器分离，实现以下目标：
- 将旧的数据库备份，迁移到新的服务器
- 修改配置调用新的数据库服务器
2.2 方案
实验拓扑如图-9所示，做具体实验前请先配置好环境。
图-9
主机配置如表-1所示。
表-1
2.3 步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：部署数据库服务器
1）准备一台独立的服务器，安装数据库软件包
- [root@database ~]# yum -y install mariadb mariadb-server mariadb-devel
- [root@database ~]# systemctl start mariadb
- [root@database ~]# systemctl enable mariadb
- [root@database ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
- [root@database ~]# setenforce 0
- [root@database ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config
2)将之前单机版LNMP网站中的数据库迁移到新的数据库服务器。
登陆192.168.2.11主机，备份数据库并拷贝给新的服务器，关闭旧的数据库服务：
- [root@centos7 ~]# mysqldump wordpress > wordpress.bak
- #备份数据库到文件（备份的文件名和扩展名任意）
- [root@centos7 ~]# scp wordpress.bak 192.168.2.21:/root/ #拷贝备份文件到远程主机
- [root@centos7 ~]# systemctl stop mariadb
- [root@centos7 ~]# systemctl disable mariadb
登陆192.168.2.21主机，创建空数据库，使用备份文件还原数据库：
- [root@database ~]# mysql
- MariaDB [(none)]> create database wordpress character set utf8mb4;
- #创建数据库wordpress，该数据库支持中文
- MariaDB [(none)]> exit
使用备份文件还原数据：
- [root@database ~]# mysql wordpress < wordpress.bak
- #使用备份文件导入数据到wordpress数据库
重新创建账户并授权访问：
- [root@database ~]# mysql
- MariaDB [(none)]> grant all on wordpress.* to wordpress@'%' identified by 'wordpress';
- #语法格式：grant 权限 on 数据库名.表名 to 用户名@客户端主机 identified by 密码
- #创建用户并授权，用户名为wordpress，该用户对wordpress数据库下的所有表有所有权限
- #wordpress用户的密码是wordpress，授权该用户可以从localhost主机登录数据库服务器
- #all代表所有权限（wordpress用户可以对wordpress数据库中所有表有所有权限）
- #wordpress.*代表wordpress数据库中的所有表
- MariaDB [(none)]> flush privileges;
- #刷新权限
- MariaDB [(none)]> exit
#备注：在MySQL和MariaDB中%代表所有，这里是授权任何主机都可以连接数据库。
3）修改wordpress网站配置文件，调用新的数据库服务器。
Wordpress在第一次初始化操作时会自动生产配置文件：wp-config.php，登陆192.168.2.11修改该文件即可调用新的数据库服务。
- [root@centos7 ~]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
- 修改前内容如下：
- define('DB_HOST', '192.168.2.11');
- 修改后内容如下：
- define('DB_HOST', '192.168.2.21');
步骤二：客户端测试
1）客户端使用浏览器访问wordpress网站。
- 客户端浏览器访问 firefox http://192.168.2.11
3 案例3：Web服务器集群
3.1 问题
使用HAProxy部署Web服务器集群，实现以下目标：
- 部署三台Web服务器
- 迁移网站数据，使用NFS实现数据共享
- 部署HAProxy代理服务器实现负载均衡
- 部署DNS域名解析服务器
3.2 方案
实验拓扑如图-10所示，做具体实验前请先配置好环境。
图-10
备注：实际操作中DNS服务代理服务器部署在同一台主机上（节约虚拟机资源）。
主机配置如表-2所示。
表-2
3.3 步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：部署web2和web3服务器
1）安装LNP软件包
- [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 install
- [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 install
- [root@web3 ~]# yum -y install php php-fpm php-mysql mariadb-devel
2）修改nginx配置实现动静分离（web2和web3操作）
web2修改默认首页index.php，配置两个location实现动静分离。
- [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修改默认首页index.php，配置两个location实现动静分离。
- [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）启动相关服务、设置防火墙和SELinux
- [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 #启动php-fpm服务
- [root@web2 ~]# systemctl enable php-fpm #设置服务开启自启
- [root@web2 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
- [root@web2 ~]# setenforce 0
- [root@web2 ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config
- [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 #启动php-fpm服务
- [root@web3 ~]# systemctl enable php-fpm #设置服务开机自启
- [root@web3 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
- [root@web3 ~]# setenforce 0
- [root@web3 ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config
附加知识：systemd！！！
源码安装的软件默认无法使用systemd管理，如果需要使用systemd管理源码安装的软件需要手动编写服务的service文件（编写是可以参考其他服务的模板文件）。以下是nginx服务最终编辑好的模板。
Service文件存储路径为/usr/lib/systemd/system/目录。
- [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
- #指定启动nginx之前需要其他的其他服务，如network.target等
- [Service]
- Type=forking
- #Type为服务的类型，仅启动一个主进程的服务为simple，需要启动若干子进程的服务为forking
- ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
- #设置执行systemctl start nginx后需要启动的具体命令.
- ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
- #设置执行systemctl reload nginx后需要执行的具体命令.
- ExecStop=/bin/kill -s QUIT ${MAINPID}
- #设置执行systemctl stop nginx后需要执行的具体命令.
- [Install]
- WantedBy=multi-user.target
步骤二：部署NFS，将网站数据迁移至NFS共享服务器
1）部署NFS共享服务器
- [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 enable rpcbind
no_root_squash参数可以在网络上搜索扩展下自己的知识。
NFS使用的是随机端口，每次启动NFS都需要将自己的随机端口注册到rpcbind服务，这样客户端访问NFS时先到rpcbind查询端口信息，得到端口信息后再访问NFS服务。
- [root@nfs ~]# systemctl restart nfs
- [root@nfs ~]# systemctl enable nfs
- [root@nfs ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
- [root@nfs ~]# setenforce 0
- [root@nfs ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config
2）迁移旧的网站数据到NFS共享服务器
将web1（192.168.2.11）上的wordpress代码拷贝到NFS共享。
- [root@web1 ~]# cd /usr/local/nginx/
- [root@web1 nginx]# tar -czpf html.tar.gz html/
- #-p代表打包时保留文件的权限
- [root@web1 nginx]# scp html.tar.gz 192.168.2.31:/web_share/
登陆nfs服务器，将压缩包解压
- [root@nfs ~]# cd /web_share/
- [root@nfs web_share]# tar -xf html.tar.gz
3)所有web服务器访问挂载NFS共享数据。
- [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
步骤三：部署HAProxy代理服务器
1）部署HAProxy
安装软件，手动修改配置文件，添加如下内容。
- [root@proxy ~]# yum -y install haproxy
- [root@proxy ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
- listen wordpress *:80 #监听80端口
- balance roundrobin #轮询算法
- 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
- [root@proxy ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
- [root@proxy ~]# setenforce 0
- [root@proxy ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config
步骤三：部署DNS域名服务器
1）安装DNS相关软件（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; }; #服务监听的地址与端口
- directory "/var/named"; #数据文件路径
- allow-query { any; }; #允许任何主机访问DNS服务
- ... ...
- };
- zone "lab.com" IN { #定义正向区域
- type master;
- file "lab.com.zone";
- };
- #include "/etc/named.rfc1912.zones"; #注释掉改行
- #include "/etc/named.root.key"; #注释掉改行
- [root@proxy ~]# named-checkconf /etc/named.conf #检查语法
3）修改正向解析记录文件。
注意：保留文件权限（相关配置文件知识参考第一阶段课程）。
- [root@proxy named]# cp -p /var/named/named.localhost /var/named/lab.com.zone
- [root@proxy named]# vim /var/named/lab.com.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）启动服务
- [root@proxy named]# systemctl start named
- [root@proxy named]# systemctl enable named
- [root@proxy ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
- [root@proxy ~]# setenforce 0
- [root@proxy ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config
5）客户端修改DNS
如果客户端是Linux主机，则客户端修改DNS解析文件
提示：做完实验修改回原始内容。
- [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
如何客户端是Windows则需要在图形中配置网卡的DNS服务器。如图-11所示。
图-11
备注：
如果不做DNS，也可以直接修改hosts解析文件。
如果是Linux客户端，则修改/etc/hosts文件。
如果是Windows客户端，则需要以管理员身份启动记事本修改C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts文件。
步骤四：修改wordpress配置文件
1）修改wp-config.php
在define('DB_NAME', 'wordpress')这行前面添加如下两行内容：
- [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');
如果不添加这两行配置，浏览器访问网站某个子页面后，URL会固定到某一台后端服务器不轮询。
警告：添加的这两行必须与前面的域名解析一致！！！！
附加知识（常见面试题）
1) 什么是灰度发布：
答：
灰度发布（又名金丝雀发布）是指在黑与白之间，能够平滑过渡的一种发布方式。
让一部分用户继续用产品特性A，一部分用户开始用产品特性B，如果用户对B没有什么反对意见，那么逐步扩大范围，把所有用户都迁移到B上面来。灰度发布可以保证整体系统的稳定，在初始灰度的时候就可以发现、调整问题，以保证其影响度。灰度期：灰度发布开始到结束期间的这一段时间，称为灰度期。
2）DNS服务器有哪些种，其使用的端口为多少？
答：
有 根DNS、一级DNS、二级DNS、三级DNS、缓存DNS
主DNS服务器、从DNS服务器
端口：53
3）从日志/opt/bjca3/logs/ca_access.log中截取14点到16点的日志，将截取的日志导入到/tmp/ca_access.txt中，日志格式如下：
- [Fri Mar 17 13:59:00 2017] [debug] mod_cmp.c(1600):[client 192.168.97.8] [CMP] CMP_set_status: starting …
- [Fri Mar 17 13:59:00 2017] [debug] mod_cmp.c(938):[client 192.168.97.8] [CMP] CMP_cu_integer_set: starting …
- [Fri Mar 17 13:59:00 2017] [debug] mod_cmp.c(957):[client 192.168.97.8] [CMP] CMP_cu_integer_set: ending ok …
- ………
- [Fri Mar 17 16:36:00 2017] [debug] mod_cmp.c(1014):[client 192.168.97.8] [CMP] cu_octet_str_set: starting …
- [Fri Mar 17 16:36:00 2017] [debug] mod_cmp.c(1037):[client 192.168.97.8] [CMP] cu_octet_str_set: ending ok …
答：
awk '$4>="14:00:00"&&$4<="16:59:00"' ca_access.log
4）监控检查，使用ping命令编写脚本来查询一组IP地址同时检测他们是否处于活跃状态。要求（range：192.168.1.200-192.168.1.220，一个IP发送4个ping包，ping的过程不能输出信息到终端）？
答：
- #!/bin/bash
- for i in {200..220}
- do
- ping -c 4 -i 0.2 -W 1 192.168.1.$i &>/dev/null
- if [ $? -ne 0 ];then
- echo "192.168.1.$i is down" >> log.txt
- fi
- done
5）假设nginx的访问日志格式如下，统计访问页面前10位的IP数？
- 202.101.129.218 - - [26/Mar/2017:23:59:55 +0800] "GET /online/stat_inst.php?
- pid=d065HTTP/1.1" 302 20 -"-" "-" "Mozilla/4.0(compatible;MSIE 6.0;Windows NT 5.1)"
答：
awk '{IP[$1]++} END{for(i in IP){print i,IP[i]}}' access.log \
| sort -n | tail -10
6) 请列举出10个以上的你所知晓的SQL语句？
参考答案：
- insert select delete update create show drop grant revoke load data create view
7）如何切换到某个数据库，并在上面工作？
答：
use 库名;
8）列出数据库内的所有表？
答：
show tables;
9）如何删除表、删除数据库？
答：
drop table 表名;drop database 库名;
10）如何列出表"xrt"内name域值为"tecmint"，web_address域值为"tecmint.com"的所有数据？
答：
- select * from xrt where name="tecmint" and web_address="tecmint.com";