Linux云计算 |【第三阶段】PROJECT1-DAY2

紧张内容：

网站架构演变、LNP+Mariadb数据库分离、Web服务器集群（部署Nginx后端web服务器、部署NFS共享存储服务器、部署Haproxy署理服务器、部署DNS域名解析服务器）

一、网站架构演变：

随着网站访问量和业务复杂度的增加，网站架构需要不停演变以应对更高的性能、可用性和扩展性需求。以下是常见的网站架构演变过程：
1、单机版LNMP

   架构描述：一台WEB服务器部署单机版LNMP
  

• Linux 操作体系
  
• Nginx Web 服务器
  
• MySQL 或 MariaDB 数据库
  
• PHP 应用服务器
  

  特点：
  

• 简单易用，适合小型网站或初创项目。
  
• 所有服务（Web、数据库、应用）运行在同一台服务器上。
  
• 性能和扩展性有限，无法应对高并发和大数据量。
  

  题目：
  

• 单点故障，服务器宕机会导致整个网站不可用。
  
• 性能瓶颈，无法应对高并发请求。
  

  2、独立数据库服务器（LNMP+Mariadb）

   架构描述：
  

• Linux 操作体系
  
• Nginx Web 服务器
  
• MySQL 或 MariaDB 数据库
  
• PHP 应用服务器
  

  特点：
  

• 将数据库服务从 Web 服务器中分离出来，进步数据库性能和安全性。
  
• 数据库服务器可以独立扩展，增加存储和计算资源。
  

  题目：
  

• Web 服务器仍旧是单点故障。
  
• 数据库服务器可能成为性能瓶颈。
  

  该架构将网站静态文件、代码文件等资料与数据库分离LNMP架构，当访问用户量增加时单机的处置处罚本领及资源有限，PHP或JAVA代码的解析和实行需要消耗大量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；Web服务器和数据库服务器的压力得到有效改善的同时，但依然存在单点故障题目；
3、Web服务器集群（署理）与Session保持

   架构描述：
  

• Linux 操作体系
  
• Nginx 或 Apache 作为反向署理服务器
  
• MySQL 或 MariaDB 数据库
  
• PHP 应用服务器集群
  

  特点：
  

• 使用反向署理服务器（如 Nginx 或 HAProxy）将请求分发到多个 Web 服务器。
  
• 通过负载均衡进步网站的并发处置处罚本领。
  
• 使用 Session 保持机制（如 Redis、Memcached）确保用户会话在集群中的连续性。
  

  题目：
  

• 数据库服务器仍旧是单点故障。
  
• 需要解决 Session 同步和一致性题目。
  

  通过Nginx、Haproxy署理服务器实现Web负载均衡集群，也可使用LVS调度器实现Web负载均衡集群。部署完Web集群后还需要思量怎样进行Session会话保持，方法许多，如：根据源IP保持，署理服务器重写Cookie信息，共享文件体系保存session，使用数据库共享session等等；
但是如果只有一台调度器依然会导致单点故障的题目，因此还需要使用Keepalived或Heartbeat之类的软件进行高可用配置；

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；

4、动静分离、数据库集群

    架构描述：
  

• Linux 操作体系
  
• Nginx 或 Apache 作为反向署理服务器
  
• MySQL 或 MariaDB 数据库集群
  
• PHP 应用服务器集群
  
• 静态资源服务器（如 CDN、Nginx）
  

  特点：
  

• 使用数据库集群（如主从复制、主主复制、分片）进步数据库的可用性和性能。
  
• 通过读写分离、分片等技能，分散数据库的负载。
  
• 进步数据库的扩展性和容错本领。
  

  题目：
  

• 数据库集群的配置和管理复杂。
  
• 需要解决数据一致性和同步题目。
  

  随着服务器的增加，固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题目，因此就需要增加同一的存储服务器，实现数据的同步一致，可以使用NFS，GlusterFS、Ceph等软件实现该功能；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停增加，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；

5、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，将数据缓存到间隔用户更近的位置，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率；
   架构描述：
  

• Linux 操作体系
  
• Nginx 或 Apache 作为反向署理服务器
  
• MySQL 或 MariaDB 数据库集群
  
• PHP 应用服务器集群
  
• 静态资源服务器（如 CDN、Nginx）
  
• 缓存服务器（如 Redis、Memcached）
  

  特点：
  

• 使用缓存服务器（如 Redis、Memcached）缓存频繁访问的数据和计算结果。
  
• 通过缓存减少数据库的访问压力，进步网站的相应速率。
  
• 根据业务模型设计缓存策略，如缓存预热、缓存失效、缓存更新等。
  

  题目：
  

• 缓存服务器的配置和管理复杂。
  
• 需要解决缓存一致性和失效题目。
  

  

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二、网站架构进阶项目案例

案例1：LNP+Mariadb数据库分离

部署LNP+Mariadb实现数据库与Web服务器分离，实现以下目标：

• 1）将旧的数据库备份，迁移到新的服务器（连续DAY1案例）
  
• 2）修改配置调用新的数据库服务器
  

实验拓扑图：

主机配置表：

步骤1：部署数据库服务器（database主机操作）
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
4. [root@database ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
5. [root@database ~]# setenforce  0
6. [root@database ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

复制代码

2）将web1单机版的LNMP网站中的数据库迁移到新的数据库服务器
登岸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@web1 ~]# mysqldump wordpress > wordpress.bak    //备份数据库到文件（备份的文件名和扩展名任意）
2. [root@web1 ~]# scp wordpress.bak 192.168.2.21:/root/   //拷贝备份文件到远程主机
3. [root@web1 ~]# systemctl stop mariadb
4. [root@web1 ~]# systemctl disable mariadb

复制代码

登岸192.168.2.21主机，创建空数据库，使用备份文件还原数据库：

1. [root@database ~]# mysql
2. MariaDB [(none)]> create database wordpress character set utf8mb4;   //创建数据库wordpress，该数据库支持中文
3. MariaDB [(none)]> exit

复制代码

使用备份文件还原数据：

1. [root@database ~]# mysql wordpress < wordpress.bak    //使用备份文件导入数据到wordpress数据库

复制代码

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;     //刷新权限
4. MariaDB [(none)]> show databases;
5. +--------------------+
6. | Database           |
7. +--------------------+
8. | information_schema |
9. | mysql              |
10. | performance_schema |
11. | test               |
12. | wordpress          |
13. +--------------------+
14. 5 rows in set (0.00 sec)
15. MariaDB [(none)]> exit

复制代码

表明说明：
   # 格式：grant权限 on数据库名.表名 to用户名@客户端主机 identified by暗码
  # 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用户的暗码是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
  # 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主动生产配置文件wp-config.php，登岸192.168.2.11修改该文件即可调用新的数据库服务。

1. [root@web1 ~]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
2. # 修改前内容如下：
3. define('DB_HOST', '192.168.2.11');   //将原指定2.11本机配置修改为DB主机2.21
4. # 修改后内容如下：
5. define('DB_HOST', '192.168.2.21');
6. ...

复制代码

步骤2：客户端（真机）验证测试
1）客户端使用浏览器访问wordpress网站：http://192.168.2.11 

 

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案例2：Web服务器集群

使用HAProxy部署Web服务器集群，实现以下目标：

• 1）部署三台Web服务器（包含DAY1的web1，部署相同web2、web3）
  
• 2）迁移网站数据，使用NFS实现数据共享
  
• 3）部署HAProxy署理服务器实现负载均衡
  
• 4）部署DNS域名解析服务器
  

实验拓扑图：

主机配置表：

步骤1：部署LNP架构
1）安装LNP软件包（web2、web3操作）

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 --user=nginx --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module
5. [root@web2 nginx-1.12.2]# make && make install
6. [root@web2 ~]# yum -y install php php-fpm php-mysql mariadb-devel
7.  
8. [root@web3 ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel
9. [root@web3 lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
10. [root@web3 lnmp_soft]# cd nginx-1.12.2/
11. [root@web3 nginx-1.12.2]# ./configure --user=nginx --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module
12. [root@web3 nginx-1.12.2]# make && make install
13. [root@web3 ~]# yum -y install php php-fpm php-mysql mariadb-devel

复制代码

  案例1连续，Mariadb数据库服务已分离到另一台数据库服务器上，无需再安装数据库服务；
  2）修改nginx配置实现动静分离（web2、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. location ~ \.php$ {
7.             root            html;
8.             fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
9.             fastcgi_index  index.php;
10.             include         fastcgi.conf;
11.         }

复制代码

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. location ~ \.php$ {
7.             root            html;
8.             fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
9.             fastcgi_index  index.php;
10.             include         fastcgi.conf;
11.         }

复制代码

3）启动LNP所有干系服务、设置防火墙和SELinux

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
5. [root@web2 ~]# systemctl enable php-fpm
6. [root@web2 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
7. [root@web2 ~]# setenforce  0
8. [root@web2 ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config
10. [root@web3 ~]# echo "/usr/local/nginx/sbin/nginx" >> /etc/rc.local
11. [root@web3 ~]# chmod +x /etc/rc.local
12. [root@web3 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
13. [root@web3 ~]# systemctl start php-fpm
14. [root@web3 ~]# systemctl enable php-fpm
15. [root@web3 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
16. [root@web3 ~]# setenforce  0
17. [root@web3 ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

复制代码

扩展知识：Service文件存储路径为/usr/lib/systemd/system/目录

1. [root@web1 ~]# cp /usr/lib/systemd/system/httpd.service /usr/lib/systemd/system/nginx.service
2. [root@web1 ~]# vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
3. [Unit]
4. Description=The Nginx HTTP Server    //描述信息
5. 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
6.  
7. [Service]
8. Type=forking
9. ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
10. ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
11. ExecStop=/bin/kill -s QUIT ${MAINPID}
12.  
13. [Install]
14. WantedBy=multi-user.target
15. [root@web1 ~]# systemctl start nginx
16. [root@web1 ~]# ss -nlptu | grep :80

复制代码

步骤2：部署NFS，将Wordpress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 rpcbind
2. [root@nfs ~]# mkdir /web_share    //创建NFS共享目录
3. [root@nfs ~]# vim /etc/exports
4. /web_share  192.168.2.0/24(rw,no_root_squash)
5. [root@nfs ~]# systemctl restart rpcbind
6. [root@nfs ~]# systemctl enable rpcbind
7. [root@nfs ~]# systemctl restart nfs
8. [root@nfs ~]# systemctl enable nfs
9. [root@nfs ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
10. [root@nfs ~]# setenforce 0
11. [root@nfs ~]# sed -i '/SELINUX/s/enforcing/permissive/' /etc/selinux/config

复制代码

  增补：NFS使用的是随机端口，启动NFS都需要将本身的随机端口注册到rpcbind服务，当客户端访问NFS时，先到rpcbind查询端口信息，得到端口信息后再访问NFS服务
  增补：/etc/exports配置文件的no_root_squash（squash压缩压扁的意思）
  

• no_root_squash：登入NFS的主机使用共享目录的使用者如果是root时，那么对于这个目录来说，该主机就具有root的权限；
  
• root_squash：登入NFS主机使用共享目录的使用者如果是root时，那么使用者的权限将被压缩成为NFS体系账号：nfs匿名身份（UID与GID都会酿成nfsnobody）
  

1. [root@nfs ~]# id nfsnobody
2. uid=65534(nfsnobody) gid=65534(nfsnobody) 组=65534(nfsnobody)

复制代码

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/html/
2. [root@web1 html]# tar -czpf html.tar.gz ./*    // [-p]代表打包时保留文件的权限
3. [root@web1 html]# scp html.tar.gz 192.168.2.31:/web_share/
4. [root@web1 html]# rm -rf /usr/local/nginx/html/*     //清空本机的网页目录

复制代码

登录nfs（192.168.2.31），将压缩包解压

1. [root@nfs ~]# cd /web_share/
2. [root@nfs web_share]# ls
3. html.tar.gz
4. [root@nfs web_share]# tar -xf html.tar.gz
5. [root@nfs web_share]# ls
6. html.tar.gz  wp-activate.php       wp-config.php         wp-includes        wp-mail.php       xmlrpc.php
7. index.php    wp-admin              wp-config-sample.php  wp-links-opml.php  wp-settings.php
8. license.txt  wp-blog-header.php    wp-content            wp-load.php        wp-signup.php
9. readme.html  wp-comments-post.php  wp-cron.php           wp-login.php       wp-trackback.php

复制代码

3）所有web服务器访问挂载NFS共享数据（web1、web2、web3）

1. [root@web1 ~]# yum -y install nfs-utils
2. [root@web1 ~]# showmount -e 192.168.2.31
3. Export list for 192.168.2.31:
4. /web_share 192.168.2.0/24
5. [root@web1 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
6. [root@web1 ~]# mount -a
7. [root@web1 ~]# ls /usr/local/nginx/html
8. html.tar.gz  wp-activate.php       wp-config.php         wp-includes        wp-mail.php       xmlrpc.php
9. index.php    wp-admin              wp-config-sample.php  wp-links-opml.php  wp-settings.php
10. license.txt  wp-blog-header.php    wp-content            wp-load.php        wp-signup.php
11. readme.html  wp-comments-post.php  wp-cron.php           wp-login.php       wp-trackback.php
12.  
13. [root@web2 ~]# yum -y install nfs-utils
14. [root@web2 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
15. [root@web2 ~]# mount -a
17. [root@web3 ~]# yum -y install nfs-utils
18. [root@web3 ~]# echo "192.168.2.31:/web_share/html /usr/local/nginx/html/ nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
19. [root@web3 ~]# mount -a

复制代码

4）使用浏览器测试访问每个web服务器，检察是否有相同的网页数据结果；

   表明：当前所有的WEB服务器已部署LNP架构，每台WEB服务器能提供动静态的页面解析；然后分离出的database服务器部署Mariadb服务，并备份及恢复原web1数据库的数据，并提供了wordpress网站访问数据库的用户和所有权限；其次将网站的数据存放在NFS服务器的共享目录中，并把每台WEB服务器挂载了共享目录，实现网页数据访问；
  步骤3：部署HAProxy署理服务器
1）部署HAProxy（80端口）

1. [root@proxy ~]# yum -y install haproxy
2. [root@proxy ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
3. listen wordpress *:80    //监听80端口
4.   balance roundrobin     //轮询算法
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. [root@proxy ~]# systemctl start haproxy
9. [root@proxy ~]# systemctl enable haproxy
10. [root@proxy ~]# ss -nlptu | grep :80
11. tcp    LISTEN     0      128       *:80                    *:*                   users:(("haproxy",pid=981,fd=7))
12. [root@proxy ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
13. [root@proxy ~]# setenforce  0
14. [root@proxy ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

复制代码

2）使用浏览器测试访问proxy署理服务器，检察网页数据结果；

步骤4：部署DNS域名服务器
1）安装DNS干系软件

1. [root@dns ~]# yum -y install bind bind-chroot

复制代码

2）修改主配置文件，添加zone

1. [root@dns ~]# 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. zone "lab.com" IN {                        //定义正向区域
9.         type master;
10.         file "lab.com.zone";
11. };
12. #include "/etc/named.rfc1912.zones";      //注释掉改行
13. #include "/etc/named.root.key";            //注释掉改行
14. [root@dns ~]# named-checkconf /etc/named.conf       //检查配置文件语法

复制代码

3）修改正向解析记录文件

1. [root@dns ~]# cp -p /var/named/named.localhost /var/named/lab.com.zone
2. [root@dns ~]# vim /var/named/lab.com.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       192.168.2.10
12. www     A       192.168.2.10

复制代码

4）启动DNS服务

1. [root@dns ~]# systemctl start named
2. [root@dns ~]# systemctl enable named
3. [root@dns~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
4. [root@dns ~]# setenforce  0
5. [root@dns ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

复制代码

5）修改DNS解析文件

1. [root@dns ~]# vim /etc/resolv.conf
2. nameserver 192.168.2.10

复制代码

— 验证：

1. [root@dns ~]# nslookup www.lab.com
2. Server: 192.168.2.10
3. Address: 192.168.2.10#53
4.  
5. Name: www.lab.com
6. Address: 192.168.2.10

复制代码

备注：

• 如果不做DNS，也可直接修改hosts解析文件；
  
• 如果是Linux客户端，则修改/etc/hosts文件；
  
• 怎样客户端是Windows则需要在图形中配置网卡的DNS服务器；
  

步骤5：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@nfs ~]# vim /usr/local/nginx/html/wp-config.php
2. define('WP_SITEURL', 'http://www.lab.com');
3. define('WP_HOME', 'http://www.lab.com');
4. ...

复制代码

  增补：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！！！！
  
小结：

本篇章节为【第三阶段】PROJECT1-DAY2 的学习条记，这篇条记可以开端相识到 网站架构演变、LNP+Mariadb数据库分离、Web服务器集群（部署Nginx后端web服务器、部署NFS共享存储服务器、部署Haproxy署理服务器、部署DNS域名解析服务器）

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Tip：毕竟两个人的智慧大于一个人的智慧，如果你不理解本章节的内容或需要干系条记、视频，可私信小安，请不关键羞和回避，可以向他人讨教，花点时间直到你真正的理解

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