基于nginx实现上游服务器动态自动上下线——不需reload

时间:2021-02-20 13:36:00 来源:互联网 作者: 神秘的大神 字体:

网上关于nginx的介绍有很多,这里讲述的是上游服务(如下图的Java1服务)在没有“网关”的情况下,如何通过nginx做到动态上下线。

 传统的做法是,手动修改nginx的upstream文件,将Java1的配置注释或者标记为down,然后reload nginx生效。当然可以做成脚本自动化修改,然而对于一个繁忙的nginx来说,贸然reload轻则响应缓慢,重则雪崩丢失流量。

那么怎样做到nginx动态加载upstream配置呢?网上大体有3种方案:

  1. 通过Lua脚本结合nginx,也就是Openresty方案;
  2. 给nginx的每个server额外添加一个端口,每次通过调用这个端口修改upstream;
  3. 给nginx添加数据库,upstream数据放在数据库中,通过修改数据库数据实现修改upstream配置。

对于一个正在运行的生产环境nginx来说,第3个方案无疑是成本最低的。下面让我们具体看一下:

技术方案:nginx1.16+nginx_upstream_check_module+nginx-upsync-module+consul

说明:

  • 这里的consul就是上面所说的数据库,它不只是key/value类型的库,还有一个简洁的web管理页面,可以很方便的管理键值对数据;
  • nginx_upstream_check_module是阿里开源的针对上游服务的健康检测模块;
  • nginx-upsync-module是微博开源的可以与consul/etcd结合的模块。

 

下面分别通过consul集群部署、nginx改造、创建upstream数据3个方面逐一讨论实施细节。

一、部署consul集群

官网:https://www.consul.io/

假设用下面3台机器组成一个Consul集群:

192.168.21.11
192.168.21.12
192.168.21.13
192.168.21.14 # 这个IP为代理IP,用于代理上面3台机器

1. 准备工作

从官网下载consul压缩包,分别上传到上面3台服务器,这里的consul版本为1.8.4:

unzip consul_1.8.4_linux_amd64.zip
mv consul /usr/local/bin/
[root@nginx-11 tmp]# consul
Usage: consul [--version] [--help] <command> [<args>]

Available commands are:
    acl            Interact with Consul's ACLs
    agent          Runs a Consul agent
    catalog        Interact with the catalog
    ....
3台机器分别创建consul数据、日志、配置文件目录:
mkdir -p /data/consul/{data,log}
mkdir /etc/consul

 

2.生成consul配置文件

下面以192.168.21.11的配置文件为例:

[root@nginx-11 tmp]# cat /etc/consul/config.json
{
    "datacenter":"dc1",
    "primary_datacenter":"dc1",
    "bootstrap_expect":3,
    "start_join":[
        "192.168.21.11",
        "192.168.21.12",
        "192.168.21.13"
    ],
    "retry_join":[
        "192.168.21.11",
        "192.168.21.12",
        "192.168.21.13"
    ],
    "advertise_addr": "192.168.21.11",
    "bind_addr": "192.168.21.11",
    "client_addr": "0.0.0.0",
    "server":true,
    "connect":{
        "enabled":true
    },
    "node_name":"192.168.21.11",
    "ui": true,
    "data_dir":"/data/consul/data",
    "enable_script_checks":false,
    "enable_local_script_checks":true,
    "log_file":"/data/consul/log/",
    "log_level":"info",
    "log_rotate_bytes":100000000,
    "log_rotate_duration":"24h",
    "encrypt":"a2zC4ItisuFdpl7IqwoYz3GqwA5W1w2CxjNmyVbuhZ4=",
    "acl":{
        "enabled":true,
        "default_policy":"deny",
        "enable_token_persistence":true,
        "enable_key_list_policy":true,
        "tokens":{
            "master":"6c95012f-d086-4ef3-b6b9-35b60f529bd0"
           }
    }
}

说明:

  • 另外2台服务器的配置文件,分别将上面的advertise_addr、bind_addr、node_name对应值修改为对应IP,其他配置不需要改变;
  • 参数 "bootstrap_expect":3 意为希望部署一个3个节点的集群,请根据实际情况配置;
  • encrypt与tokens对应的值,3台机器应保持一致,encrypt值可以通过consul keygen命令生成,token值可以通过uuidgen命令生成,也可以都通过这2个工具生成;
  • 相关参数的理解可以参考: https://juejin.im/post/6844903860717240334

 

3. 创建consul集群

分别在3台机器上启动consul即可:
consul agent -config-file=/etc/consul/config.json &
通过浏览器访问http://192.168.21.14:8500(或者任意一个IP:Port)即可访问consul后台界面,输入上面master的tokens值可以看到里面具体内容。

注意:

  • 上面配置文件中的acl配置,“enable_key_list_policy”配置一定要加上,且值要配成“true”,否则匿名用户可能访问不到consul配置内容。

 

4. 为非管理员创建consul访问权限

1)创建访问策略
通过浏览器访问consul,点击ACL -> Access Controls -> Policies -> 右上角Create
创建一个只读“upstreams”kv策略,名称为:readonlykv,Rules内容为:
key_prefix "upstreams/" {
    policy = "list"
}

创建一个可以写“upstreams”kv策略,名称为:writekv,Rules内容为:

key_prefix "upstreams/" {
    policy = "write"
}
创建好的2条策略截图如下:
2)创建访问token
在匿名用户token中加入允许访问只读“upstreams”kv策略,用于允许nginx模块匿名读取consul配置:
点击00000002,在Policies中选择readonlykv即可。
 
创建可以写“upstreams”kv的token,用于脚本带此token修改consul配置:
通过浏览器访问consul,点击ACL -> Access Controls -> Tokens -> 右上角Create,在Policies中选择writekv。
修改/创建好的2条token截图如下:
到此Consul集群部署完成。
 
 
二、nginx改造
1. 升级nginx
下载nginx相关模块:

注意:

  • 下载nginx_upstream_check_module模块时请一定到xiaokai-wang的GitHub上下载,千万不要到阿里的官方GitHub上下载,否则版本不兼容编译不过去;
  • 在对Nginx升级前请先做好数据备份。

1)对nginx_upstream_check_module打patch

cd nginx-1.16.0
patch -p1 < /usr/local/src/nginx-1.16/nginx_upstream_check_module-master/check_1.12.1+.patch 

说明:我把下载的2个nginx模块源码包放在了/usr/local/src/nginx-1.16/路径下。

 

2)编译nginx

./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/usr/local/src/nginx-1.16/nginx_upstream_check_module-master --add-module=/usr/local/src/nginx-1.16/nginx-upsync-module-master ...

说明:

  • 我把nginx安装在/usr/local/下面;
  • 命令后面的省略号是你要安装的模块,请根据实际情况添加,通过nginx -V可以看到当前安装了哪些模块,然后加上去即可。

 

3)安装nginx

make
# 如果是平滑升级,该步不要执行
make install

 

4)升级nginx

#再次备份nginx二进制文件
mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx16.old
#用新nginx二进制文件替换老的
cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
#查看已安装的nginx模块
/usr/local/nginx/sbin/nginx -V

 提醒:经过测试发现nginx1.6通过reload或者发送kill -USR2命令,老的nginx进程并不会退出,需要重启nginx才可以生效,不知道是不是Bug。

/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop
#如果老的nginx进程仍未推出,使用kill -9强制杀掉
ps -ef |grep nginx #开启nginx
/usr/local/nginx/sbin/nginx # 说明:发送kill -USR2命令 kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`

到此,nginx升级完成。

  

2. 配置nginx

1)首先配置nginx展示页面,用于快速了解nginx运行状态

cat nginx.conf
        server {
                listen  80;
                server_name  localhost;

                # 在server 80中展示upstream,相当于全局配置,其他配置文件不需要配置
          # 浏览器访问http://nginx-ip:80/upstream_show能查看到nginx upstream的具体配置信息 location
= /upstream_show { upstream_show; } # 在server 80中展示check详情,相当于全局配置,其他配置文件不需要配置
          # 浏览器访问http://nginx-ip:80/status能查看到上游服务的健康状态,报红即为有问题,白色即为正常 location
/status { check_status; } # 在server 80中展示nginx自带的状态,相当于全局配置,其他配置文件不需要配置
          # nginx原生自带功能 location
/NginxStatus { stub_status on; access_log off; allow 192.168.0.0/16; deny all; } }      # 引入具体server配置,每个server需要配置nginx-upsync-module模块的配置 include /usr/local/nginx/conf/vhosts/*.conf;

 

2)server配置

  • http方式检测
upstream rs1 {
    server 127.0.0.1:11111;
    upsync 192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/ upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;
    upsync_dump_path /usr/local/nginx/conf/servers/servers_rs1.conf;

    check interval=1000 rise=2 fall=2 timeout=3000 type=http default_down=false;
    check_http_send "HEAD /health.htm HTTP/1.0\r\n\r\n";
    check_http_expect_alive http_2xx http_3xx;
}

server {
        listen  80;
...

 

  • tcp方式检测(tcp为默认检测方式)
upstream rs2 {
    server 127.0.0.1:11111;
    upsync 192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs2/ upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;
    upsync_dump_path /usr/local/nginx/conf/servers/servers_rs2.conf;

    check interval=1000 rise=2 fall=2 timeout=3000 type=tcp default_down=false;
}

server {
        listen 80;
...

 

说明:

  • 推荐使用http方式检测,http比tcp方式更准确,该检测方式为nginx_upstream_check_module提供,功能强大,参数简单解释:每隔1秒进行1次健康检查,每次超时时间为3秒,连续2次健康检查成功则认为这个上游服务健康,将会被上线或一直保持在线;连续2次健康检查失败则认为这个上游服务不健康,将会被剔除下线。“/health.htm”是上游服务的健康检查接口,通过它判断服务是否健康。具体参数解释可参考:http://tengine.taobao.org/document_cn/http_upstream_check_cn.html
  • 参数简单解释:nginx-upsync-module模块会每隔0.5秒向consul数据库检查一次配置,每次超时时间为6分钟。具体参数解释可参考:https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module
  • nginx会在/usr/local/nginx/conf目录下面创建servers子目录,该子目录下会自动创建相关server配置文件。

 

到此,nginx配置修改完成。

 

 

三、创建upstream数据(consul键值对)

可以通过web页面或者脚本创建upstream数据,方法如下:

1. web页面操作

如果需要创建目录,在要创建的字段后面加上"/"即可,如:upstreams/ 。

"Key/Value"中必须先创建"upstreams"目录(后面有字母s),然后再创建对应的server名称,截图如下:

2. 命令行操作

使用命令行时不需要先创建"upstreams/"目录,命令会自动创建目录以及server数据。

下面以上游服务Java1(IP为192.168.20.100,端口号为8080,upstream分组名称为rs1)为例:

添加记录

curl -X PUT http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token

上述命令执行后,会形成一条nginx的upstream默认配置信息,即:

server 192.168.20.100:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s;

可以通过下面命令自定义权重等值:

curl -X PUT -d "{\"weight\":100, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token
# 或者
curl -X PUT -d '{"weight":100, "max_fails":2, "fail_timeout":10}' http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token

删除记录

curl -X DELETE http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token

更新权重

curl -X PUT -d "{\"weight\":100, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token
# 或者 
curl -X PUT -d '{"weight":100, "max_fails":2, "fail_timeout":10}' http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token

下线服务

curl -X PUT -d "{\"weight\":2, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10, \"down\":1}" http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token
# 或者
curl -X PUT -d '{"weight":2, "max_fails":2, "fail_timeout":10, "down":1}' http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token

查看upstream rs1下面有哪些上游服务器

curl http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1?recurse

 

推荐使用命令行操作,建议将命令行组装成脚本实现DevOps

 

 

四、一点感悟

在改造该动态发现方案期间,遇到了很多问题,最棘手的一个问题是测试环境种nginx一直报错,upstream数据始终无法完整下载,经过各种排查还是没有发现问题,中间我怀疑过是consul的问题,换成了etcd还是同样的报错,最后通过抓包跟踪,发现是Linux内核参数配置不当,导致队列溢出tcp三次握手失败,影响nginx与consul通信。

很多方案理论上是没有问题的,甚至说有人已经成功运用了,但是实际上亲自实施的话还是会遇到各种各样的问题,有些甚至是致命的,这时候就需要耐心的解决。希望大家在看到这篇文章的时候也去动手试试,如果遇到了问题请静下心来耐心排查。

还有一个是,很多人说运维是不产生价值的,我认为这么说是不对的,运维需要体现的价值有很多,SRE就是其中的一种。