Nginx+Tomcat集群故障迁移实现

Bertha 。 2022-06-13 13:52 189阅读 0赞

前几天在面试阿里的时候面试官问这么一个问题:  
**在Nginx+Tomcat的负载均衡场景中，如果某台服务器意外宕机的时候，Nginx对于将要分发到这台服务器的处理策略是怎么样的?**  
笔者当时这个问题没有回答后，面试介绍后马上做了实验并查询了相关的Nginx的负载均衡的配置项。

#### 先搭建出Nginx+Tomcat的环境 ####

这个比较简单，负载均衡算法指定为轮循法，Tomcat为了启动方便使用Spring Boot内嵌的Tomcat。

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Tomcat一号机,端口server.port=8080

@SpringBootApplication
    @RestController
    public class App {
        
    
        @RequestMapping("/set")
        public String home(HttpServletRequest request) {
            return "One!"+new Date();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(App.class, args);
        }
    
    }

Tomcat二号机,端口server.port=9090  
**tomcat二号机需要模拟一个内存溢出的场景**  
启动时指定JAVA\_OPTS=”-Xms32M -Xmx64M”如果在intellij中则在editConfiguration中修改。

@SpringBootApplication
    @RestController
    public class App{
        
        static HashMap<String,String> map = new HashMap<String,String>();
    
        @RequestMapping("/set")
        public String home(HttpServletRequest request) {
            new Thread(){
                @Override
                public void run(){
                    StringBuilder s = new StringBuilder();
                    while (s.length()<50){
                        s.append(new Random().nextInt());
                    }
                    for (int i=0;i<500000;i++){
               map.put(String.valueOf(1000000+i),s.toString());
                    }
                }
            }.start();
            return "Two! Yes";
        }
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(App.class, args);
        }
    
    }

Nginx的配置：  
修改/etc/nginx/sites-enabled

upstream webservers{
     server 192.168.0.101:8080 weight=1;
     server 192.168.0.101:9090 weight=1;
    }
            location / {
                    proxy_pass http://webservers;
            }

上述的Nginx配置完成了一个最简单的配置，没有任何附加参数。

#### 通过Nginx输出日志配置 ####

修改nginx.conf如下，对access.log修改输出格式：

log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] '
                         'fwf[$http_x_forwarded_for] tip[$http_true_client_ip] '
                         '$upstream_addr $upstream_response_time $request_time '
                         '$geoip_country_code '
                         '$http_host $request '
                         '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer" '
                         '"$http_accept_language" "$http_user_agent" ';
            access_log /var/log/nginx/access.log main;
            error_log /var/log/nginx/error.log;

关于Nginx日志的配置简单描述一下：

语法: log\_format name string …;  
默认值: log\_format combined “…”;  
配置段: http  
name表示格式名称，string表示等义的格式。log\_format有一个默认的无需设置的combined日志格式，相当于apache的combined日志格式，如下所示：

log_format  combined  '$remote_addr - $remote_user [$time_local]  '
    ' "$request"  $status  $body_bytes_sent'
    ' "$http_referer"  "$http_user_agent" ';

>  *  $`remote_addr`, `$http_x_forwarded_for` 记录客户端IP地址
>  *  $`remote_user` 记录客户端用户名称
>  *  $`request` 记录请求的URL和HTTP协议
>  *  $`status` 记录请求状态
>  *  $`body_bytes_sent` 发送给客户端的字节数，不包括响应头的大小； 该变量与Apache模块`mod_log_config`里的“%B”参数兼容。
>  *  $`bytes_sent` 发送给客户端的总字节数。
>  *  $`connection` 连接的序列号。
>  *  $`connection_requests` 当前通过一个连接获得的请求数量。
>  *  $`msec` 日志写入时间。单位为秒，精度是毫秒。
>  *  $`pipe` 如果请求是通过HTTP流水线(pipelined)发送，pipe值为“p”，否则为“.”。
>  *  $`http_referer` 记录从哪个页面链接访问过来的
>  *  $`http_user_agent` 记录客户端浏览器相关信息
>  *  $`request_length` 请求的长度（包括请求行，请求头和请求正文）。
>  *  $`request_time` 请求处理时间，单位为秒，精度毫秒； 从读入客户端的第一个字节开始，直到把最后一个字符发送给客户端后进行日志写入为止。
>  *  $`time_iso8601` ISO8601标准格式下的本地时间。
>  *  $`time_local` 通用日志格式下的本地时间。

如果未获取到，则日志输出为`-`

#### 发送请求，导致Tomcat二号机内存溢出 ####

浏览器上请求127.0.0.1/set。当返回为Two!Yes的时候，表示会造成内存溢出的线程已经开始运行。(如果返回的不是，则继续请求，直到返回Two!Yes)  
此时继续请求127.0.0.1/set，你会发现最后请求都会返回One！Yes+时间，但你会发现有的请求发送之后要整整1分钟左右才响应One！Yes+时间。

![这里写图片描述][SouthEast]  
**这个1分钟时间便是请求被nginx的负载均衡算法分配到此时内存溢出的二号机上，而该机无法处理，nginx等待了1分钟后便把请求转发给了其他机器**  
从Nginx的日志中也能看到这一点：

127.0.0.1 - - [08/Jul/2017:15:06:51 +0800] fwf[-] tip[-] 192.168.0.101:9090, 192.168.0.101:8080 60.003, 0.006 60.009 - 127.0.0.1 GET /set HTTP/1.1 "200" 67 "-" "en-US,en;q=0.8,zh-TW;q=0.6,zh;q=0.4" "Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/51.0.2704.106 Safari/537.36"

#### 查阅nginx负载均衡修相关的参数 ####

在nginx中，upstream中的server语法如下:

server address  [weight=number] [max_fails=number] [fail_timeout=time] [slow_start=time] [backup] [down];

其中max\_fails和fail\_timeout的默认值分别为1和10s,这两个参数配置起来使用.含义是:在fail\_timeout的时间内，nignx与upstream中某个server的连接尝试失败了max\_fails次，则nginx会认为该server已经失效。在接下来的 fail\_timeout时间内，nginx不再将请求分发给失效的server。

因此在默认的情况下,nginx在前一次尝试连接9090端口失败后,在10秒之后才会再次去尝试。

其次在location中还有两个重要的参数，proxy\_connect\_timeout和proxy\_read\_timeout设置.这两个参数的含义如下:

proxy\_connect\_timeout  
后端服务器连接的超时时间\_发起握手等候响应超时时间(默认为60s)  
proxy\_read\_timeout  
连接成功后*等候后端服务器响应时间*其实已经进入后端的排队之中等候处理（也可以说是后端服务器处理请求的时间）(默认为60s)

而9090端口的tomcat在内存溢出的情况下,仍然能够与nginx完成握手,但是却不能处理结果,所以等待的一分钟时间是耗费在proxy\_read\_timeout了.如果能设置一个合适的值,就可以在可接受的时间范围内,完成集群的故障迁移。  
**修改proxy\_read\_timeout为10s**

location / {
                    proxy_pass http://webservers;
                    proxy_read_timeout  10s;
            }

继续重复上述的测试过程，发现次数延迟只有10s

![这里写图片描述][SouthEast 1]

[SouthEast]: /images/20220613/fc02b92843824b4f99c3275e02c9f7ca.png
[SouthEast 1]: /images/20220613/4b0487a235e2464bab98652d6bd0d3eb.png