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NSD Project1 DAY02

1. 案例1：网站架构演变
2. 案例2：LNP+Mariadb数据库分离
3. 案例3：Web服务器集群

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

1. [root@database ~]# yum -y install mariadb mariadb-server mariadb-devel
2. [root@database ~]# systemctl start mariadb
3. [root@database ~]# systemctl enable mariadb

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。

1. [root@centos7 ~]# mysqldump wordpress > wordpress.bak
2. [root@centos7 ~]# scp wordpress.bak 192.168.2.21:/root/
3. [root@centos7 ~]# systemctl stop mariadb
4. [root@centos7 ~]# systemctl disable mariadb

登陆192.168.2.21主机，使用备份文件还原数据库。

创建空数据库：

1. [root@database ~]# mysql
2. MariaDB [(none)]> create database wordpress character set utf8mb4;
3. MariaDB [(none)]> exit

使用备份文件还原数据：

1. [root@database ~]# mysql wordpress < wordpress.bak

重新创建账户并授权访问：

1. [root@database ~]# mysql
2. MariaDB [(none)]> grant all on wordpress.* to wordpress@'%' identified by 'wordpress';
3. MariaDB [(none)]> flush privileges;
4. MariaDB [(none)]> exit

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。

1. [root@centos7 ~]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
2. 修改前内容如下：
3. define('DB_HOST', '192.168.2.11');
4. 修改后内容如下：
5. 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。

1. [root@client ~]# 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

1. [root@web2 ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel
2. [root@web2 lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
3. [root@web2 lnmp_soft]# cd nginx-1.12.2/
4. [root@web2 nginx-1.12.2]# ./configure \
5. --with-http_ssl_module \
6. --with-http_stub_status_module
7. [root@web2 nginx-1.12.2]# make && make instal
8. [root@web2 ~]# yum -y install php php-fpm php-mysql mariadb-devel
9.  
10.  
11. [root@web3 ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel
12. [root@web3 lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
13. [root@web3 lnmp_soft]# cd nginx-1.12.2/
14. [root@web3 nginx-1.12.2]# ./configure \
15. --with-http_ssl_module \
16. --with-http_stub_status_module
17. [root@web3 nginx-1.12.2]# make && make instal
18. [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。
1. [root@web2 ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. location / {

3. root html;
4. index index.php index.html index.htm;
5. }
6.  
7. location ~ \.php$ {

8. root html;
9. fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
10. fastcgi_index index.php;
11. include fastcgi.conf;
12. }
web3修改默认首页index.php，配置两个location实现动静分离。
1. [root@web3 ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. location / {

3. root html;
4. index index.php index.html index.htm;
5. }
6.  
7. location ~ \.php$ {

8. root html;
9. fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
10. fastcgi_index index.php;
11. include fastcgi.conf;
12. }
3）启动相关服务
1. [root@web2 ~]# echo "/usr/local/nginx/sbin/nginx" >> /etc/rc.local
2. [root@web2 ~]# chmod +x /etc/rc.local
3. [root@web2 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
4. [root@web2 ~]# systemctl start php-fpm         #启动php-fpm服务
5. [root@web2 ~]# systemctl enable php-fpm
6.  
7. [root@web3 ~]# echo "/usr/local/nginx/sbin/nginx" >> /etc/rc.local
8. [root@web3 ~]# chmod +x /etc/rc.local
9. [root@web3 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
10. [root@web3 ~]# systemctl start php-fpm         #启动php-fpm服务
11. [root@web3 ~]# systemctl enable php-fpm
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/system/system/目录。
1. [root@centos7 ~]# vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
2. [Unit]
3. Description=The Nginx HTTP Server
4. #描述信息
5. After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
6. #指定启动nginx之前需要其他的其他服务，如network.target等
7.  
8. [Service]
9. Type=forking
10. #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
11. ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
12. #设置执行systemctl start nginx后需要启动的具体命令.
13. ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
14. #设置执行systemctl reload nginx后需要执行的具体命令.
15. ExecStop=/bin/kill -s QUIT ${MAINPID}
16. #设置执行systemctl stop nginx后需要执行的具体命令.
17.  
18. [Install]
19. 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
1. [root@nfs ~]# yum install nfs-utils
2. [root@nfs ~]# mkdir /web_share
3. [root@nfs ~]# vim /etc/exports
4. /web_share 192.168.2.0/24(rw,no_root_squash)
5.  
6. [root@nfs ~]# systemctl restart rpcbind
7. [root@nfs ~]# systemctl eanble rpcbind
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。
1. [root@nfs ~]# systemctl restart nfs
2. [root@nfs ~]# systemctl enable nfs
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。
1. [root@web1 ~]# cd /usr/local/nginx/
2. [root@web1 nginx]# tar -czpf html.tar.gz html/
3. [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
1. [root@nfs ~]# cd /web_share/
2. [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。
1. [root@web1 ~]# rm -rf /usr/local/nginx/html/*
2. [root@web1 ~]# yum -y install nfs-utils
3. [root@web1 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
4. [root@web1 ~]# mount -a
5.  
6. [root@web2 ~]# yum -y install nfs-utils
7. [root@web2 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
8. [root@web2 ~]# mount -a
9.  
10. [root@web3 ~]# yum -y install nfs-utils
11. [root@web3 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
12. [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。
1. [root@proxy ~]# yum -y install haproxy
2. [root@proxy ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
3. listen wordpress *:80
4. balance roundrobin
5. server web1 192.168.2.11:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
6. server web2 192.168.2.12:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
7. server web3 192.168.2.13:80 check inter 2000 rise 2 fall 3
8.  
9. [root@proxy ~]# systemctl start haproxy
10. [root@proxy ~]# systemctl enable haproxy
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）。
1. [root@proxy ~]# yum -y install bind bind-chroot
2）修改主配置文件，添加zone。
1. [root@proxy ~]# vim /etc/named.conf
2. options {

3. listen-on port 53 { any; }; #服务监听的地址与端口
4. directory "/var/named"; #数据文件路径
5. allow-query { any; }; #允许任何主机访问DNS服务
6. ... ...
7. };
8.  
9. zone "lab.com" IN {                        #定义正向区域
10. type master;
11. file "lab.com.zone";
12. };
13.  
14. #include "/etc/named.rfc1912.zones"; #注释掉改行
15. #include "/etc/named.root.key"; #注释掉改行
16.  
17. [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。
1. [root@proxy named]# cp -p /var/named/named.localhost /var/named/lab.com.zone
2. [root@proxy named]# vim /var/named/lab.zone
3. $TTL 1D
4. @ IN SOA @ rname.invalid. (
5. 0 ; serial
6. 1D ; refresh
7. 1H ; retry
8. 1W ; expire
9. 3H ) ; minimum
10. @ NS dns.lab.com.
11. dns A 192.168.4.5
12. www A 192.168.4.5
4）启动服务
1. [root@proxy named]# systemctl start named
2. [root@proxy named]# systemctl enable named
5）客户端修改DNS解析文件
提示：做完实验修改回原始内容。
1. [root@room9pc01 data]# cat /etc/resolv.conf
2. # Generated by NetworkManager
3. search tedu.cn
4. nameserver 192.168.4.5
5. nameserver 172.40.1.10
6. nameserver 192.168.0.220
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：
1. [root@web3 html]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
2. define('WP_SITEURL', 'http://www.lab.com');
3. 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。
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：
1. [Fri Mar 17 13:59:00 2017] [debug] mod_cmp.c(1600):[client 192.168.97.8] [CMP] CMP_set_status: starting …
2. [Fri Mar 17 13:59:00 2017] [debug] mod_cmp.c(938):[client 192.168.97.8] [CMP] CMP_cu_integer_set: starting …
3. [Fri Mar 17 13:59:00 2017] [debug] mod_cmp.c(957):[client 192.168.97.8] [CMP] CMP_cu_integer_set: ending ok …
4. ………
5. [Fri Mar 17 16:36:00 2017] [debug] mod_cmp.c(1014):[client 192.168.97.8] [CMP] cu_octet_str_set: starting …
6. [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>"13:00:00"&&$4<="16:59:00"' ca_access.log
4）监控检查，使用ping命令编写脚本来查询一组IP地址同时检测他们是否处于活跃状态。要求（range：192.168.1.200-192.168.1.220，一个IP发送4个ping包，ping的过程不能输出信息到终端）？
答：
1. #!/bin/bash
2. for i in {200..220}
3. do
4. ping -c 4 -i 0.2 -W 1 192.168.1.$i &>/dev/null
5. if [ $? -ne 0 ];then
6. echo "192.168.1.$i is down"
7. fi
8. 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？
1. 202.101.129.218 - - [26/Mar/2017:23:59:55 +0800] "GET /online/stat_inst.php?
2. 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：
1. 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：
1. select * from xrt where name="tecmint" and web_address="tecmint.com";