基于LVS负载均衡的高性能Web站点设计与实现
大纲：
1、部署环境架构设计
2、安装与配置说明
2.1 Apache与PHP-FPM
2.2 Varnish与Apache
2.3 Nginx反向代理
2.4 LVS负载均衡
3、环境测试
3.1 Apache与PHP-FPM
3.2 Varnish与Apache
3.3 Nginx
3.4 LVS负载均衡
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1、部署环境架构设计
随着Web站点访问量的不断提高，Web服务器处理请求的压力将会日益增大，进而影响到Web站点的性能。当单台Web服务器所能承受的压力到达极限时，就需要有更多的服务器来分担工作，将流量合理转移到更多的服务器上。本文主要介绍通过LVS来组建服务器集群，同时配置反向代理服务器实现Web页面的动静分离，以满足高并发、高可用的生产环境要求。
机器清单列表：
两台LVS服务器，两台反向代理服务器，两台静态内容缓存服务器，两台动态请求处理服务器，具体用途说明详见下表。
| 组件 | IP地址 | 用途 |
| 虚拟Web服务器 | 192.168.85.10 | 虚拟IP，高性能Web站点的访问入口 |
| Master主服务器 | 192.168.85.80 | 均衡调度Web请求 |
| Backup备份服务器 | 192.168.85.81 | 双机热备，保证LVS的可用性和稳定性 |
| Nginx | 192.168.85.90 | zone A的反向代理，记录接入访问操作 |
| Nginx | 192.168.85.95 | zone B的反向代理，记录接入访问操作 |
| Varnish + Apache | 192.168.85.91 | 缓存zone A的静态页面 |
| Varnish + Apache | 192.168.85.96 | 缓存zone B的静态页面 |
| Apache + PHP-FPM | 192.168.85.93 | 处理zone A的动态请求和跳转规则 |
| Apache + PHP-FPM | 192.168.85.97 | 处理zone B的动态请求和跳转规则 |
说明：
(1) zone（区域）可以代表为机柜、交换机甚至是数据中心，将站点架设在不同的zone上，是出于容灾的考虑，以此减小Web站点因单点故障而造成无法访问的风险；
(2) 使用nginx作为纯粹的反向代理服务器，将静态页面的访问请求交给Varnish，动态请求交给Apache处理，nginx本身只负责记录请求访问的接入状况以及wap请求的跳转；
(3) 静态资源模块选用Varnish做cache缓存，与传统的Squid相比，Varnish具有性能更高、速度更快、管理更方便等诸多优点，分析如下：
第一， 稳定性更高，在同等负荷的压力下，Squid发生故障的几率要比Varnish高，Squid需要经常重启；
第二， 访问速度更快，Varnish采用了“Visual Page Cache”技术，缓存数据直接从内存读取，内存管理和回收的机制健全，当缓存内容超过内存阈值时，内核会自动将一部分缓存存入swap中让出内存，从而避免了频繁地在内存和磁盘之间进行文件交换；
第三， Varnish便提供了一个命令行的状态监控程序varnishstat，从整体上了解Varnish的命中率和缓存状态，对缓存性能调优有很大的帮助；
第四， 相比Squid而言，Varnish可以通过管理端口，使用正则表达式快速、批量地清除部分缓存。
然而，其弊端还是比较明显的：
第一， Varnish在高并发状态下CPU、I/O和内存等资源开销都高于Squid；
第二， Varnish进程一旦挂起、崩溃或者重启，缓存数据都会从内存中完全释放，此时所有的请求都会被发送到后端服务器，在高并发情况下，这会给后端服务器造成很大压力；
第三， 重启Varnish后，在上线前需要重新计算请求数据，预热缓存。
(4) 动态请求模块，采用Apache和PHP-FPM相结合，以FastCGI模式运行PHP，其好处在于：
第一， 具有灵活性和可扩展性，在Web服务器和具体CGI程序之间建立了一个智能可持续的中间层，把PHP动态语言和Web服务器分离开来，Web服务器只需将请求提交到中间层，再由中间层分配到若干个可服用的CGI程序实例中，一方面便于大规模的扩展和改进安全性，另一方面避免了进程反复地fork，根据不同的状况fork或者回收实例，达到灵活性和稳定性兼得的目的；
第二， 出现故障时，可以更好地定位到是Web服务器还是PHP的问题，当PHP出错时不会搞垮Web服务器，将PHP进程kill掉以后便立即重新启动一个新的PHP进程替代；
第三， 可以通过中间层的控制和探测机制来监视实例的运行情况，根据实际的应用进行合理配置达到最佳效果。
2、安装与配置说明
系统环境：CentOS6.4 x86_64，内核：Linux version 2.6.32-358.el6
2.1 Apache与PHP-FPM
安装动态请求模块的机器IP如下：
192.168.85.93
192.168.85.97
1. 安装编译相关的依赖包
# yum install httpd httpd-devel apr apr-devel libtool make gcc
# /etc/init.d/httpd start
这时，直接在浏览器中输入服务器的IP地址，即可看到Apache2的默认页面。
2. 下载mod_fastcgi源代码
# cd /opt/
# wget http://www.fastcgi.com/dist/mod_fastcgi-current.tar.gz
3. 解压并进行编译安装
# tar zxvf mod_fastcgi-2.4.6.tar.gz
# cd mod_fastcgi-2.4.6
# cp Makefile.AP2 Makefile
# vim Makefile
修改top_dir目录，64位系统的路径为lib64,32位系统的路径为/usr/lib/httpd
| … top_dir = /usr/lib64/httpd … |
# make
# make install
4. 加载模块
# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
找到LoadModule部分，添加一行加载语句
| ... LoadModule fastcgi_module modules/mod_fastcgi.so ... |
5. 重启服务
# /etc/init.d/httpd restart
如果能正常启动，则log里面将显示以下信息
# grep -i "FastCGI" /var/log/httpd/error_log
[Mon Jul 29 06:54:27 2013] [notice] FastCGI: process manager initialized (pid 2098)
[Mon Jul 29 06:54:27 2013] [notice] Apache/2.2.15 (Unix) DAV/2 mod_fastcgi/2.4.6 configured -- resuming normal operations
6. 安装PHP-FPM（FastCGI进程管理器）
PHP-FPM（FastCGI 进程管理器）用于替换 PHP FastCGI 的大部分附加功能，对于高负载网站是非常有用的。
# yum install php-fpm
# /etc/init.d/php-fpm start
# chkconfig php-fpm on
# netstat -anp |grep php
tcp 0 0 127.0.0.1:9000 0.0.0.0:* LISTEN 2575/php-fpm
unix 3 [ ] STREAM CONNECTED 25812 2575/php-fpm
unix 3 [ ] STREAM CONNECTED 25811 2575/php-fpm
7. 修改配置
新建一个配置文件/etc/httpd/conf.d/fastcgi.php.conf
| DirectoryIndex index.html index.shtml index.cgi index.php AddHandler php5-fcgi .php Action php5-fcgi /php5-fcgi Alias /php5-fcgi /var/www/cgi-bin/php5-fcgi FastCgiExternalServer /var/www/cgi-bin/php5-fcgi -idle-timeout 60 -host 127.0.0.1:9000 -pass-header Authorization |
重启Apache和PHP-FPM：
# service httpd restart
# service php-fpm restart