Linux高可用负载均衡集群实践真传

源自大型Linux生产系统的运维实践总结

负载均衡技术是服务或应用高可用的基础，不论是Web应用还是数据库，要保证访问的持续性，负载均衡技术都是不可或缺的。 
本书共9章，第1～5章由浅入深地介绍互联网行业最流行、应用最广泛的负载均衡工具LVS、Nginx、HAProxy各自功能的实现，以及与Keepalived组合形成完整意义上的高可用负载均衡集群。第6章介绍特殊高可用负载均衡集群RHCS，它广泛应用于金融、证券、保险等非互联网行业。第7章和第8章介绍结构化数据库MySQL与非结构化数据库MongoDB的高可用负载均衡，这二者自身可实现负载均衡集群，还可与前端Keepalived与HAProxy（或者Nginx）相结合，构建起更高可用性的负载均衡集群。第9章介绍各种负载均衡集群的日常维护，并列举一些常见的故障及解决办法。 
通过学习本书，读者不仅可以了解负载均衡的架构和基本功能实现，还可根据书中的实例，轻松构建起所需要的各种类型的高可用负载均衡集群，高效解决问题

梁勃
网络工程师，吉林大学软件工程专业硕士，具备多年网络维护、系统实施经验。精通各平台软件系统的部署和实施维护，主持和参与了多个信息化建设项目。近年主要研究国产系统软件方向。现就职于长春工业大学，主要负责高校后勤信息化建设和物联网方面的研究与建设。
田逸
资深Linux、UNIX系统管理员，网络安全等级保护资深顾问。拥有超过20年的一线从业经历，至今仍负责管理维护一定规模的高可用集群网络。知名IT社区51CTO博客专家、博客之星，知名平台IT 168、IT PUB博客专家。开源软件Keepalived、Moosefs积极推动者，《互联网运营智慧》一书作者。现常住海滨小城烟台，既维护系统，又行医治病。

第 1 章? 负载均衡概述 / 1 
1.1 负载均衡的定义 / 1 
1.2 负载均衡在生产环境中的基本要求 / 2 
1.2.1 在线可扩展性 / 2 
1.2.2 高可用性 / 3 
1.2.3 多服务性 / 3 
1.3 负载均衡的基本功能 / 4 
1.3.1 负载分发 / 4 
1.3.2 健康检查 / 4 
1.3.3 负载均衡器失败切换 / 5 
1.4 负载均衡器的呈现形式 / 5 
1.5 其他负载均衡类型 / 6 
1.5.1 Oracle RAC 负载均衡集群 / 6 
1.5.2 PCS 负载均衡 / 6 
1.6 与负载均衡不离不弃 20 年 / 7 
1.6.1 初识负载均衡 LVS / 7 
1.6.2 从开始到现在 / 8 
1.7 学载均衡高可用集群的一些建议 / 9 
第 2 章? 负载均衡的功能 / 11 
2.1 负载均衡负载分发 / 11 
2.1.1 LVS 负载均衡集群简介 / 11 
2.1.2 LVS 直接路由负载均衡集群 / 12 
2.1.3 LVS 网络地址转换负载均衡 / 20 
2.2 负载均衡健康检查 / 22 
2.2.1 负载均衡器 Nginx 部署及配置 / 22 
2.2.2 负载均衡集群健康检查功能验证 / 24 
2.3 负载均衡失败切换 / 25 
2.3.1 负载均衡失败切换功能组成 / 26 
2.3.2 Keepalived 安装 / 26 
2.3.3 Keepalived 搭配 LVS 实现失败切换 / 29 
2.3.4 负载均衡失败切换功能验证 / 34 
2.4 杂项 / 37 
第 3 章? 高可用负载均衡集群规划 / 39 
3.1 系统规划的目标 / 40 
3.2 系统规划包括哪些内容 / 41 
3.2.1 系统架构规划 / 41 
3.2.2 选型规划 / 42 
3.2.3 资源规划 / 42 
3.3 系统规划的关键点 / 44 
3.4 问题思考 / 45 
第 4 章? Nginx 高可用负载均衡集群 / 46 
4.1 Keepalived 与 Nginx 的分工 / 46 
4.2 负载均衡高可用集群整体设计 / 47 
4.2.1 物理设施配置 / 47 
4.2.2 设施分布及数量分配 / 48 
4.3 实施部署 Nginx 高可用负载均衡集群 / 49 
4.3.1 准备工作 / 50 
4.3.2 负载均衡器配置 / 50 
4.3.3 负载均衡器配置同步 / 56 
4.3.4 Nginx 负载均衡整体功能验证 / 57 
4.4 善后工作 / 58 
4.5 杂项 / 60 
第 5 章? HAProxy 高可用负载均衡集群 / 62 
5.1 HAProxy 的主要功能与特性 / 63 
5.2 在操作系统上安装部署 HAProxy / 64 
5.2.1 用包管理工具安装 HAProxy / 65 
5.2.2 用源码安装 HAProxy / 67 
5.3 配置 HAProxy / 70 
5.3.1 HAProxy 代理 HTTP / 70 
5.3.2 启用 HAProxy 日志功能 / 73 
5.3.3 HAProxy 代理 TCP / 75 
5.3.4 HAProxy 代理 HTTPS / 77 
5.4 准备 HAProxy 运行状态检查脚本 / 81 
5.5 整合 HAProxy 与 Keepalived / 82 
5.5.1 配置 Keepalived / 82 
5.5.2 配置 Keepalived 日志 / 84 
5.6 验收交付 / 86 
第 6 章? 特殊高可用负载均衡集群 RHCS / 88 
6.1 RHCS 基本组成 / 89 
6.1.1 RHCS 硬件组成 / 89 
6.1.2 RHCS 软件组成 / 89 
6.1.3 RHCS 运行的操作系统 / 90 
6.2 部署 RHCS / 90 
6.2.1 为部署 RHCS 准备环境 / 91 
6.2.2 发布共享存储 iSCSI / 91 
6.2.3 安装 RHCS 相关的软件 / 100 
6.3 主机挂接共享存储 iSCSI / 101 
6.4 初始化 iSCSI 共享存储 / 101 
6.5 安装 Tomcat 与 Oracle / 103 
6.5.1 安装 Tomcat / 103 
6.5.2 安装 Oracle 数据库软件（不创建数据库） / 106 
6.5.3 创建 Oracle 监听器与网络服务命名 / 116 
6.6 PCS 配置高可用 / 120 
6.6.1 Web 管理后台创建 PCS 集群 / 121 
6.6.2 PCS 新增资源 VIP / 123 
6.6.3 创建资源“tomcat”及资源组“java_grp” / 124 
6.6.4 PCS 创建 Oracle 资源及资源组 / 126 
6.6.5 PCS 配置 SBD FENCE设备 / 132 
6.7 PCS 功能验证 / 135 
6.7.1 PCS 负载分发功能验证 / 135 
6.7.2 PCS 健康检查功能验证 / 136 
6.7.3 PCS 失败切换功能验证 / 136 
6.8 杂项 / 138 
第 7 章? MySQL 负载均衡与读写分离 / 139 
7.1 MySQL 主库高可用 / 140 
7.2 MySQL 主从复制 / 145 
7.3 MySQL 读写分离代理 / 147 
7.3.1 安装 Mycat 2 到系统 / 147 
7.3.2 配置 Mycat 读写分离 / 150 
7.3.3 Mycat 读写分离功能验证 / 156 
7.4 读写分离代理 Mycat 负载均衡集群 / 158 
7.5 杂项 / 158 
第 8 章? MongoDB 负载均衡集群 / 160 
8.1 安装 MongoDB / 162 
8.2 分片服务 Shard 集群 / 164 
8.3 MongoDB 配置服务器“Config Server”集群 / 167 
8.4 Mongos 路由集群 / 169 
8.4.1 Mongos 路由与配置集群关联 / 169 
8.4.2 Mongos 路由与分片集群相关联 / 170 
8.4.3 多路由 Mongos 状态同步验证 / 172 
8.4.4 Mongos 路由负载均衡集群 / 174 
8.5 MongoDB 数据分片 / 174 
8.6 MongoDB 集群设置权限和认证 / 176 
8.6.1 设置 MongoDB 数据库管理账号 / 177 
8.6.2 MongoDB 集群内部身份验证 / 178 
8.7 MongoDB 高可用集群功能验证 / 181 
8.8 MongoDB 集群容量扩充与缩减 / 182 
8.8.1 分片集群“Shard”容量扩充与缩减 / 183 
8.8.2 配置集群“Config Server”容量扩充与缩减 / 185 
8.8.3 路由集群“Mongos”容量扩充与缩减 / 186 
第 9 章? 负载均衡集群日常维护 / 187 
9.1 负载均衡集群故障处理 / 187 
9.2 负载均衡集群变更操作 / 189 
9.3 负载均衡集群监控 / 190 
9.4 负载均衡集群升级 / 193 
9.5 负载均衡集群备份与恢复 / 193

这本《Linux 高可用负载均衡集群实践真传》本该是“Linux 企业级高可用实践真传”三部曲中最先面世的，但因为种种原因，变成最后完工的一本了。不过这也有好处，文中所使用的工具版本更新了。 
本书秉承“Linux 企业级高可用实践真传”系列一贯的风格，具有如下显著的特性。 
（1）实践性。本书所涉及的内容来源于笔者的日常工作，并且是笔者长期实践经验的总结和思考。虽然没有面面俱到、包罗万象，但参照笔者的样例，稍加改动就能应用于实际。 
（2）时效性。本书尽可能采用最新的软件版本，这样本书呈现在读者面前时不至于过时。比如操作系统为 Rocky 9.2；MongoDB 版本为 6.X。 
（3）可借鉴性。本书中所涉及的内容来源于笔者的生产系统，用户数以万为单位，并且长期稳定在线，经受了大大小小的考验，不是那种搭建一个环境、一个用户访问的场景可比的。 
（4）原创性。本书不是官方手册的翻译或重新编排，而是实际生产应用的重现，更多的是笔者个人的想法和思考。 
（5）低成本。本书使用的都是开源的操作系统、开源的工具软件，无须付费，不需要序列号，可以直接下载使用，读者不必有成本和法律上的担忧。 
负载均衡机制是应用高可用的基础，没有这个基础，任何高可用都无法实现。负载均衡集群与超融合集群相整合，再加上有效的资源与应用监控，一套更高可用性的应用集群就建立起来了。本书内容安排可以参考“内容简介”。其中，第 4 ～ 8 章介绍各种工具的高可用负载均衡集群，这几章内容相互之间并不直接关联，读者可以根据自己的实际需求或者使用习惯来选择学习。各种负载均衡工具在技术层面上并无高下之分，能满足需求且易于部署及日常维护就算好的选择，读者无须纠结“Nginx 与 HAProxy 哪个更好”这样的问题。 
本书适合互联网运维从业人员、软件开发者、大中专计算机专业师生及 IT 技术爱好者。因为受笔者水平所限、所从事行业需求所限，无法顾及工具软件所包含的方方面面，因此，只能根据实际需求做取舍。也因为着眼于“实践”二字，理论方面所及甚少，望读者理解。 
致谢资深 Linux 系统管理员曾俊辉先生，致谢 Linux 专家高俊峰先生。 
笔 者 
2023 年12月