目錄
- 一、部署consul集群
- 1. 準備工作
- 3. 創建consul集群
- 4. 為非管理員創建consul訪問權限
- 二、nginx改造
- 三、創建upstream數據（consul鍵值對）
- 四、一點感悟
網上關于nginx的介紹有很多，這里講述的是上游服務（如下圖的Java1服務）在沒有“網關”的情況下，如何通過nginx做到動態上下線。
傳統的做法是，手動修改nginx的upstream文件，將Java1的配置注釋或者標記為down，然后reload nginx生效。當然可以做成腳本自動化修改，然而對于一個繁忙的nginx來說，貿然reload輕則響應緩慢，重則雪崩丟失流量。
那么怎樣做到nginx動態加載upstream配置呢？網上大體有3種方案：
- 通過Lua腳本結合nginx，也就是Openresty方案；
- 給nginx的每個server額外添加一個端口，每次通過調用這個端口修改upstream；
- 給nginx添加數據庫，upstream數據放在數據庫中，通過修改數據庫數據實現修改upstream配置。
對于一個正在運行的生產環境nginx來說，第3個方案無疑是成本最低的。下面讓我們具體看一下：
技術方案：nginx1.16+nginx_upstream_check_module+nginx-upsync-module+consul
說明：
- 這里的consul就是上面所說的數據庫，它不只是key/value類型的庫，還有一個簡潔的web管理頁面，可以很方便的管理鍵值對數據；
- nginx_upstream_check_module是阿里開源的針對上游服務的健康檢測模塊；
- nginx-upsync-module是微博開源的可以與consul/etcd結合的模塊。
下面分別通過consul集群部署、nginx改造、創建upstream數據3個方面逐一討論實施細節。
一、部署consul集群
官網：https://www.consul.io/
假設用下面3臺機器組成一個Consul集群：
192.168.21.11
192.168.21.12
192.168.21.13
192.168.21.14 # 這個IP為代理IP，用于代理上面3臺機器
1. 準備工作
從官網下載consul壓縮包，分別上傳到上面3臺服務器，這里的consul版本為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臺機器分別創建consul數據、日志、配置文件目錄：
mkdir -p /data/consul/{data,log}
mkdir /etc/consul
2.生成consul配置文件
下面以192.168.21.11的配置文件為例：
[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"
}
}
}
說明：
- 另外2臺服務器的配置文件，分別將上面的advertise_addr、bind_addr、node_name對應值修改為對應IP，其他配置不需要改變；
- 參數 "bootstrap_expect":3 意為希望部署一個3個節點的集群，請根據實際情況配置；
- encrypt與tokens對應的值，3臺機器應保持一致，encrypt值可以通過consul keygen命令生成，token值可以通過uuidgen命令生成，也可以都通過這2個工具生成；
- 相關參數的理解可以參考：https://juejin.im/post/6844903860717240334
3. 創建consul集群
分別在3臺機器上啟動consul即可：
consul agent -config-file=/etc/consul/config.json &
通過瀏覽器訪問http://192.168.21.14:8500（或者任意一個IP:Port）即可訪問consul后臺界面，輸入上面master的tokens值可以看到里面具體內容。
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”，否則匿名用戶可能訪問不到consul配置內容。
4. 為非管理員創建consul訪問權限
1）創建訪問策略
通過瀏覽器訪問consul，點擊ACL -> Access Controls -> Policies -> 右上角Create創建一個只讀“upstreams”kv策略，名稱為：readonlykv，Rules內容為：
key_prefix "upstreams/" {
policy = "list"
}
創建一個可以寫“upstreams”kv策略，名稱為：writekv，Rules內容為：
key_prefix "upstreams/" {
policy = "write"
}
創建好的2條策略截圖如下：
2）創建訪問token
在匿名用戶token中加入允許訪問只讀“upstreams”kv策略，用于允許nginx模塊匿名讀取consul配置：
點擊00000002，在Policies中選擇readonlykv即可。
創建可以寫“upstreams”kv的token，用于腳本帶此token修改consul配置：
通過瀏覽器訪問consul，點擊ACL -> Access Controls -> Tokens -> 右上角Create，在Policies中選擇writekv。
修改／創建好的2條token截圖如下：
到此Consul集群部署完成。
二、nginx改造
1. 升級nginx
下載nginx相關模塊：
nginx-upsync-module：https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module
nginx_upstream_check_module：https://github.com/xiaokai-wang/nginx_upstream_check_module
注意：
- 下載nginx_upstream_check_module模塊時請一定到xiaokai-wang的GitHub上下載，千萬不要到阿里的官方GitHub上下載，否則版本不兼容編譯不過去；
- 在對Nginx升級前請先做好數據備份。
1）對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
說明：我把下載的2個nginx模塊源碼包放在了/usr/local/src/nginx-1.16/路徑下。
2）編譯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 ...
說明：
我把nginx安裝在/usr/local/下面；
命令后面的省略號是你要安裝的模塊，請根據實際情況添加，通過nginx -V可以看到當前安裝了哪些模塊，然后加上去即可。
3）安裝nginx
make
# 如果是平滑升級，該步不要執行
make install
4）升級nginx
#再次備份nginx二進制文件
mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx16.old
#用新nginx二進制文件替換老的
cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
#查看已安裝的nginx模塊
/usr/local/nginx/sbin/nginx -V
提醒：經過測試發現nginx1.6通過reload或者發送kill -USR2命令，老的nginx進程并不會退出，需要重啟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進程仍未推出，使用kill -9強制殺掉ps -ef |grep nginx
#開啟nginx
/usr/local/nginx/sbin/nginx
# 說明：發送kill -USR2命令
kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
到此，nginx升級完成。
2. 配置nginx
1）首先配置nginx展示頁面，用于快速了解nginx運行狀態
cat nginx.conf
server {
listen 80;
server_name localhost;
# 在server 80中展示upstream，相當于全局配置，其他配置文件不需要配置 # 瀏覽器訪問http://nginx-ip:80/upstream_show能查看到nginx upstream的具體配置信息
location = /upstream_show {
upstream_show;
}
# 在server 80中展示check詳情，相當于全局配置，其他配置文件不需要配置 # 瀏覽器訪問http://nginx-ip:80/status能查看到上游服務的健康狀態，報紅即為有問題，白色即為正常
location /status {
check_status;
}
# 在server 80中展示nginx自帶的狀態，相當于全局配置，其他配置文件不需要配置 # nginx原生自帶功能
location /NginxStatus {
stub_status on;
access_log off;
allow 192.168.0.0/16;
deny all;
}
}
# 引入具體server配置，每個server需要配置nginx-upsync-module模塊的配置
include /usr/local/nginx/conf/vhosts/*.conf;
2）server配置
http方式檢測
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方式檢測（tcp為默認檢測方式）
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;
...
說明：
- 推薦使用http方式檢測，http比tcp方式更準確，該檢測方式為nginx_upstream_check_module提供，功能強大，參數簡單解釋：每隔1秒進行1次健康檢查，每次超時時間為3秒，連續2次健康檢查成功則認為這個上游服務健康，將會被上線或一直保持在線；連續2次健康檢查失敗則認為這個上游服務不健康，將會被剔除下線。“/health.htm”是上游服務的健康檢查接口，通過它判斷服務是否健康。具體參數解釋可參考：http://tengine.taobao.org/document_cn/http_upstream_check_cn.html
- 參數簡單解釋：nginx-upsync-module模塊會每隔0.5秒向consul數據庫檢查一次配置，每次超時時間為6分鐘。具體參數解釋可參考：https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module
- nginx會在/usr/local/nginx/conf目錄下面創建servers子目錄，該子目錄下會自動創建相關server配置文件。
到此，nginx配置修改完成。
三、創建upstream數據（consul鍵值對）
可以通過web頁面或者腳本創建upstream數據，方法如下：
1. web頁面操作
如果需要創建目錄，在要創建的字段后面加上"/"即可，如：upstreams/ 。
"Key/Value"中必須先創建"upstreams"目錄（后面有字母s），然后再創建對應的server名稱，截圖如下：
2. 命令行操作
使用命令行時不需要先創建"upstreams/"目錄，命令會自動創建目錄以及server數據。
下面以上游服務Java1（IP為192.168.20.100，端口號為8080，upstream分組名稱為rs1）為例：
添加記錄
curl -X PUT http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token
上述命令執行后，會形成一條nginx的upstream默認配置信息，即：
server 192.168.20.100:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s;
可以通過下面命令自定義權重等值：
curl -X PUT -d "{\"weight\":100, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$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=$token
刪除記錄
curl -X DELETE http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1/192.168.20.100:8080?token=$token
更新權重
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
下線服務
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下面有哪些上游服務器
curl http://192.168.21.14:8500/v1/kv/upstreams/rs1?recurse
推薦使用命令行操作，建議將命令行組裝成腳本實現DevOps
四、一點感悟
在改造該動態發現方案期間，遇到了很多問題，最棘手的一個問題是測試環境種nginx一直報錯，upstream數據始終無法完整下載，經過各種排查還是沒有發現問題，中間我懷疑過是consul的問題，換成了etcd還是同樣的報錯，最后通過抓包跟蹤，發現是Linux內核參數配置不當，導致隊列溢出tcp三次握手失敗，影響nginx與consul通信。
很多方案理論上是沒有問題的，甚至說有人已經成功運用了，但是實際上親自實施的話還是會遇到各種各樣的問題，有些甚至是致命的，這時候就需要耐心的解決。希望大家在看到這篇文章的時候也去動手試試，如果遇到了問題請靜下心來耐心排查。
還有一個是，很多人說運維是不產生價值的，我認為這么說是不對的，運維需要體現的價值有很多，SRE就是其中的一種。
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