各种软件的含义和特点

一、 heartbeat的概念
Linux-HA的全称是High-Availability Linux，它是一个开源项目，这个开源项目的目标是：通过社区开发者的共同努力，提供一个增强linux可靠性（reliability）、可用性（availability）和可服务性（serviceability）（RAS）的群集解决方案。其中Heartbeat就是Linux-HA项目中的一个组件，也是目前开源HA项目中最成功的一个例子，它提供了所有 HA 软件所需要的基本功能，比如心跳检测和资源接管、监测群集中的系统服务、在群集中的节点间转移共享 IP 地址的所有者等，自1999年开始到现在，Heartbeat在行业内得到了广泛的应用，也发行了很多的版本，可以从Linux-HA的官方网站www.linux-ha.org下载到Heartbeat的最新版本。

二、 HA集群中的相关术语

1．节点（node）
运行heartbeat进程的一个独立主机，称为节点，节点是HA的核心组成部分，每个节点上运行着操作系统和heartbeat软件服务，在 heartbeat集群中，节点有主次之分，分别称为主节点和备用/备份节点，每个节点拥有唯一的主机名，并且拥有属于自己的一组资源，例如，磁盘、文件系统、网络地址和应用服务等。主节点上一般运行着一个或多个应用服务。而备用节点一般处于监控状态。
2．资源（resource）
资源是一个节点可以控制的实体，并且当节点发生故障时，这些资源能够被其它节点接管，heartbeat中，可以当做资源的实体有：
磁盘分区、文件系统
IP地址
应用程序服务
NFS文件系统
3．事件（event）
也就是集群中可能发生的事情，例如节点系统故障、网络连通故障、网卡故障、应用程序故障等。这些事件都会导致节点的资源发生转移，HA的测试也是基于这些事件来进行的。
4．动作（action）
事件发生时HA的响应方式，动作是由shell脚步控制的，例如，当某个节点发生故障后，备份节点将通过事先设定好的执行脚本进行服务的关闭或启动。进而接管故障节点的资源。

三、 Heartbeat的组成与原理

1．Heartbeat的组成
Heartbeat提供了高可用集群最基本的功能，例如，节点间的内部通信方式、集群合作管理机制、监控工具和失效切换功能等等，目前的最新版本是 Heartbeat2.x，这里的讲述也是以Heartbeat2.x为主，下面介绍Heartbeat2.0的内部组成，主要分为以下几大部分：
heartbeat：节点间通信检测模块
ha-logd：集群事件日志服务
CCM（ConsensusCluster Membership）：集群成员一致性管理模块
LRM （LocalResource Manager）：本地资源管理模块
Stonith Daemon：使出现问题的节点从集群环境中脱离
CRM（Clusterresource management）：集群资源管理模块
Cluster policy engine：集群策略引擎
Cluster transition engine：集群转移引擎
图1显示了Heartbeat2.0内部结构组成：

Heartbeat仅仅是个HA软件，它仅能完成心跳监控和资源接管，不会监视它控制的资源或应用程序，要监控资源和应用程序是否运行正常，必须使用第三方的插件，例如ipfail、Mon、Ldirector等。Heartbeat自身包含了几个插件，分别是ipfail、Stonith和Ldirectord，介绍如下：
ipfail的功能直接包含在Heartbeat里面，主要用于检测网络故障，并作出合理的反应，为了实现这个功能，ipfail使用ping节点或者ping节点组来检测网络连接是否出现故障，从而及时的做出转移措施。
Stonith插件可以在一个没有响应的节点恢复后，合理接管集群服务资源，防止数据冲突，当一个节点失效后，会从集群中删除，如果不使用Stonith 插件，那么失效的节点可能会导致集群服务在多于一个节点运行，从而造成数据冲突甚至是系统崩溃。因此，使用Stonith插件可以保证共享存储环境中的数据完整性。
Ldirector是一个监控集群服务节点运行状态的插件。Ldirector如果监控到集群节点中某个服务出现故障，就屏蔽此节点的对外连接功能，同时将后续请求转移到正常的节点提供服务，这个插件经常用在LVS负载均衡集群中，关于Ldirector插件的使用，将在后面详细讲述。
同样，对于操作系统自身出现的问题，Heartbeat也无法监控，如果主节点操作系统挂起，一方面可能导致服务中断，另一方面由于主节点资源无法释放，而备份节点却接管了主节点的资源，此时就发生了两个节点同时争用一个资源的状况。
针对这个问题，就需要在linux内核中启用一个叫watchdog的模块，watchdog是一个Linux内核模块，它通过定时向/dev /watchdog设备文件执行写操作，从而确定系统是否正常运行，如果watchdog认为内核挂起，就会重新启动系统，进而释放节点资源。
在linux中完成watchdog功能的软件叫softdog，softdog维护一个内部计时器，此计时器在一个进程写入/dev/watchdog 设备文件时更新，如果softdog没有看到进程写入/dev/watchdog文件，就认为内核可能出了故障。watchdog超时周期默认是一分钟，可以通过将watchdog集成到Heartbeat中，从而通过Heartbeat来监控系统是否正常运行。

2．Heartbeat的工作原理
从图18.1可以看出，heartbeat内部结构有三大部分组成。
集群成员一致性管理模块（CCM）用于管理集群节点成员，同时管理成员之间的关系和节点间资源的分配，heartbeat模块负责检测主次节点的运行状态，以决定节点是否失效。ha-logd模块用于记录集群中所有模块和服务的运行信息。
本地资源管理器（LRM）负责本地资源的启动，停止和监控，一般由LRM守护进程lrmd和节点监控进程（Stonith Daemon）组成，lrmd守护进程负责节点间的通信，Stonith Daemon通常是一个Fence设备，主要用于监控节点状态，当一个节点出现问题时处于正常状态的节点会通过Fence设备将其重启或关机以释放IP、磁盘等资源，始终保持资源被一个节点拥有，防止资源争用的发生。
集群资源管理模块（CRM）用于处理节点和资源之间的依赖关系，同时，管理节点对资源的使用，一般由CRM守护进程crmd、集群策略引擎和集群转移引擎三个部分组成，集群策略引擎（Cluster policy engine）具体实施这些管理和依赖，集群转移引擎（Clustertransition engine）监控CRM模块的状态，当一个节点出现故障时，负责协调另一个节点上的进程进行合理的资源接管。
在Heartbeat集群中，最核心的是heartbeat模块的心跳监测部分和集群资源管理模块的资源接管部分，心跳监测一般由串行接口通过串口线来实现，两个节点之间通过串口线相互发送报文来告诉对方自己当前的状态，如果在指定的时间内未受到对方发送的报文，那么就认为对方失效，这时资源接管模块将启动，用来接管运行在对方主机上的资源或者服务。

常用的负载均衡软件详解

一、负载均衡分类

1. 硬件负载均衡
常见的硬件有比较昂贵的F5和Array等商用的负载均衡器，它的优点就是有专业的维护团队来对这些服务进行维护、缺点就是花销太大，所以对于规模较小的网络服务来说暂时还没有需要使用。

2. 软件负载均衡
目前使用最广泛的三种负载均衡软件Nginx/LVS/HAProxy，他们都是基于Linux的开源免费的负载均衡软件，这些都是通过软件级别来实现，所以费用非常低廉。

3. 成熟的架构
成熟的架构有LVS+Keepalived、Nginx+Keepalived、HAProxy+keepalived。

二、优缺点分析

1. Nginx的优点是：
1．1、工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名、目录结构，它的正则规则比HAProxy更为强大和灵活，这也是它目前广泛流行的主要原因之一，Nginx单凭这点可利用的场合就远多于LVS了。

1.2、Nginx对网络稳定性的依赖非常小，理论上能ping通就就能进行负载功能，这个也是它的优势之一；相反LVS对网络稳定性依赖比较大；

1.3、Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便，它基本能把错误用日志打印出来。LVS的配置、测试就要花比较长的时间了，LVS对网络依赖比较大。

1.4、可以承担高负载压力且稳定，在硬件不差的情况下一般能支撑几万次的并发量，负载度比LVS相对小些。

1.5、Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点，不过其中缺点就是不支持url来检测。比如用户正在上传一个文件，而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障，Nginx会把上传切到另一台服务器重新处理，而LVS就直接断掉了，如果是上传一个很大的文件或者很重要的文件的话，用户可能会因此而不满。

1.6、Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件，它同时也是功能强大的Web应用服务器。LNMP也是近几年非常流行的web架构，在高流量的环境中稳定性也很好。

1.7、Nginx现在作为Web反向加速缓存越来越成熟了，速度比传统的Squid服务器更快，可以考虑用其作为反向代理加速器。

1.8、Nginx可作为中层反向代理使用，这一层面Nginx基本上无对手，唯一可以对比Nginx的就只有lighttpd了，不过lighttpd目前还没有做到Nginx完全的功能，配置也不那么清晰易读，社区资料也远远没Nginx活跃。

1.9、Nginx也可作为静态网页和图片服务器，这方面的性能也无对手。还有Nginx社区非常活跃，第三方模块也很多。

2. Nginx的缺点是：

2.1、Nginx仅能支持http、https和Email协议，这样就在适用范围上面小些，这个是它的缺点。

2.2、对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测。不支持Session的直接保持，但能通过ip_hash来解决。

2.3、LVS：使用Linux内核集群实现一个高性能、高可用的负载均衡服务器，它具有很好的可伸缩性（Scalability)、可靠性（Reliability)和可管理性（Manageability)。

3. Nginx常用四种算法：

3.1、rr：轮叫，轮流分配到后端服务器；
3.2、wrr：权重轮叫，根据后端服务器负载情况来分配；
3.3、lc：最小连接，分配已建立连接最少的服务器上；
3.4、wlc：权重最小连接，根据后端服务器处理能力来分配。

4. LVS的优点是：

4.1、抗负载能力强、是工作在网络4层之上仅作分发之用，没有流量的产生，这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的，对内存和cpu资源消耗比较低。

4.2、配置性比较低，这是一个缺点也是一个优点，因为没有可太多配置的东西，所以并不需要太多接触，大大减少了人为出错的几率。

4.3、工作稳定，因为其本身抗负载能力很强，自身有完整的双机热备方案，如LVS+Keepalived，不过我们在项目实施中用得最多的还是LVS/DR+Keepalived。

4.4、无流量，LVS只分发请求，而流量并不从它本身出去，这点保证了均衡器IO的性能不会收到大流量的影响。

4.5、应用范围比较广，因为LVS工作在4层，所以它几乎可以对所有应用做负载均衡，包括http、数据库、在线聊天室等等。

5. LVS的缺点是：

5.1、软件本身不支持正则表达式处理，不能做动静分离；而现在许多网站在这方面都有较强的需求，这个是Nginx/HAProxy+Keepalived的优势所在。

5.2、如果是网站应用比较庞大的话，LVS/DR+Keepalived实施起来就比较复杂了，特别后面有Windows Server的机器的话，如果实施及配置还有维护过程就比较复杂了，相对而言，Nginx/HAProxy+Keepalived就简单多了。

6. Nginx常用四种算法：

6.1.roundrobin：轮询，轮流分配到后端服务器；
6.2.static-rr：根据后端服务器性能分配；
6.3.leastconn：最小连接者优先处理；
6.4.source：根据请求源IP，与Nginx的IP_Hash类似。

7. HAProxy的特点是：

7.1、HAProxy也是支持虚拟主机的。

7.2、HAProxy的优点能够补充Nginx的一些缺点，比如支持Session的保持，Cookie的引导；同时支持通过获取指定的url来检测后端服务器的状态。

7.3、HAProxy跟LVS类似，本身就只是一款负载均衡软件；单纯从效率上来讲HAProxy会比Nginx有更出色的负载均衡速度，在并发处理上也是优于Nginx的。

7.4、HAProxy支持TCP协议的负载均衡转发，可以对MySQL读进行负载均衡，对后端的MySQL节点进行检测和负载均衡，大家可以用LVS+Keepalived对MySQL主从做负载均衡。

7.5、HAProxy负载均衡策略非常多，HAProxy的负载均衡算法现在具体有如下8种：

① roundrobin，表示简单的轮询，这个不多说，这个是负载均衡基本都具备的；
② static-rr，表示根据权重，建议关注；
③ leastconn，表示最少连接者先处理，建议关注；
④ source，表示根据请求源IP，这个跟Nginx的IP_hash机制类似，我们用其作为解决session问题的一种方法，建议关注；
⑤ ri，表示根据请求的URI；
⑥ rl_param，表示根据请求的URl参数’balance url_param’ requires an URL parameter name；
⑦ hdr(name)，表示根据HTTP请求头来锁定每一次HTTP请求；
⑧ rdp-cookie(name)，表示根据据cookie(name)来锁定并哈希每一次TCP请求。

三、 Nginx和LVS对比的总结：

1、Nginx工作在网络的7层，所以它可以针对http应用本身来做分流策略，比如针对域名、目录结构等，相比之下LVS并不具备这样的功能，所以Nginx单凭这点可利用的场合就远多于LVS了；但Nginx有用的这些功能使其可调整度要高于LVS，所以经常要去触碰触碰，触碰多了，人为出问题的几率也就会大。

2、Nginx对网络稳定性的依赖较小，理论上只要ping得通，网页访问正常，Nginx就能连得通，这是Nginx的一大优势！Nginx同时还能区分内外网，如果是同时拥有内外网的节点，就相当于单机拥有了备份线路；LVS就比较依赖于网络环境，目前来看服务器在同一网段内并且LVS使用direct方式分流，效果较能得到保证。另外注意，LVS需要向托管商至少申请多一个ip来做Visual IP，貌似是不能用本身的IP来做VIP的。要做好LVS管理员，确实得跟进学习很多有关网络通信方面的知识，就不再是一个HTTP那么简单了。

3、Nginx安装和配置比较简单，测试起来也很方便，因为它基本能把错误用日志打印出来。LVS的安装和配置、测试就要花比较长的时间了；LVS对网络依赖比较大，很多时候不能配置成功都是因为网络问题而不是配置问题，出了问题要解决也相应的会麻烦得多。

4、Nginx也同样能承受很高负载且稳定，但负载度和稳定度差LVS还有几个等级：Nginx处理所有流量所以受限于机器IO和配置；本身的bug也还是难以避免的。

5、Nginx可以检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点。目前LVS中 ldirectd也能支持针对服务器内部的情况来监控，但LVS的原理使其不能重发请求。比如用户正在上传一个文件，而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障，Nginx会把上传切到另一台服务器重新处理，而LVS就直接断掉了，如果是上传一个很大的文件或者很重要的文件的话，用户可能会因此而恼火。

6、Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载，假如使用apache直接对外服务，那么出现很多的窄带链接时apache服务器将会占用大量内存而不能释放，使用多一个Nginx做apache代理的话，这些窄带链接会被Nginx挡住，apache上就不会堆积过多的请求，这样就减少了相当多的资源占用。这点使用squid也有相同的作用，即使squid本身配置为不缓存，对apache还是有很大帮助的。

7、Nginx能支持http、https和email（email的功能比较少用），LVS所支持的应用在这点上会比Nginx更多。在使用上，一般最前端所采取的策略应是LVS，也就是DNS的指向应为LVS均衡器，LVS的优点令它非常适合做这个任务。重要的ip地址，最好交由LVS托管，比如数据库的 ip、webservice服务器的ip等等，这些ip地址随着时间推移，使用面会越来越大，如果更换ip则故障会接踵而至。所以将这些重要ip交给 LVS托管是最为稳妥的，这样做的唯一缺点是需要的VIP数量会比较多。Nginx可作为LVS节点机器使用，一是可以利用Nginx的功能，二是可以利用Nginx的性能。当然这一层面也可以直接使用squid，squid的功能方面就比Nginx弱不少了，性能上也有所逊色于Nginx。Nginx也可作为中层代理使用，这一层面Nginx基本上无对手，唯一可以撼动Nginx的就只有lighttpd了，不过lighttpd目前还没有能做到 Nginx完全的功能，配置也不那么清晰易读。另外，中层代理的IP也是重要的，所以中层代理也拥有一个VIP和LVS是最完美的方案了。具体的应用还得具体分析，如果是比较小的网站（日PV小于1000万），用Nginx就完全可以了，如果机器也不少，可以用DNS轮询，LVS所耗费的机器还是比较多的；大型网站或者重要的服务，机器不发愁的时候，要多多考虑利用LVS。

四、现在对网络负载均衡的使用是随着网站规模的提升根据不同的阶段来使用不同的技术：

第一阶段：利用Nginx或HAProxy进行单点的负载均衡，这一阶段服务器规模刚脱离开单服务器、单数据库的模式，需要一定的负载均衡，但是仍然规模较小没有专业的维护团队来进行维护，也没有需要进行大规模的网站部署。这样利用Nginx或HAproxy就是第一选择，此时这些东西上手快，配置容易，在七层之上利用HTTP协议就可以。这时是第一选择。

第二阶段：随着网络服务进一步扩大，这时单点的Nginx已经不能满足，这时使用LVS或者商用Array就是首要选择，Nginx此时就作为LVS或者Array的节点来使用，具体LVS或Array的是选择是根据公司规模和预算来选择，Array的应用交付功能非常强大，本人在某项目中使用过，性价比也远高于F5，商用首选！但是一般来说这阶段相关人才跟不上业务的提升，所以购买商业负载均衡已经成为了必经之路。

第三阶段：这时网络服务已经成为主流产品，此时随着公司知名度也进一步扩展，相关人才的能力以及数量也随之提升，这时无论从开发适合自身产品的定制，以及降低成本来讲开源的LVS，已经成为首选，这时LVS会成为主流。
五、最终形成比较理想的基本架构为：Array/LVS — Nginx/Haproxy — Squid/Varnish — AppServer

AIX是IBM开放系统（OpenSystem）平台上运行的unix类操作系统，IBM的服务器系列分为Z，I，P，X四大系列，开放系统即指P系列，以前也叫RS6000。
AIX的英文全称是Advanced Interactive Excutive, 它基于Unix systemV和Unix BSD4.2, IBM在开发AIX时融入了许多在IBM大型主机上才用的技术，所以它虽然出身晚，但从体系结构和用户操作友好性上看，AIX是最成熟，最完美的UNIX操作系统之一。
许多目前在其他厂商UNIX操作系统上（包括LINUX）流行的技术，例如逻辑卷管理LVM，日志文件系统JFS，ODM（类似windows注册表），都源于IBM的AIX操作系统。

Kibana介绍

Kibana是一个开源的分析与可视化平台，设计出来用于和Elasticsearch一起使用的。你可以用kibana搜索、查看存放在Elasticsearch中的数据。Kibana与Elasticsearch的交互方式是各种不同的图表、表格、地图等，直观的展示数据，从而达到高级的数据分析与可视化的目的。
Elasticsearch、Logstash和Kibana这三个技术就是我们常说的ELK技术栈，可以说这三个技术的组合是大数据领域中一个很巧妙的设计。一种很典型的MVC思想，模型持久层，视图层和控制层。Logstash担任控制层的角色，负责搜集和过滤数据。Elasticsearch担任数据持久层的角色，负责储存数据。而我们这章的主题Kibana担任视图层角色，拥有各种维度的查询和分析，并使用图形化的界面展示存放在Elasticsearch中的数据。

越来越多的软件，开始采用云服务。

云服务只是一个统称，可以分成三大类。

§
IaaS：基础设施服务，Infrastructure-as-a-service
§ PaaS：平台服务，Platform-as-a-service
§ SaaS：软件服务，Software-as-a-service

1）方案一：IaaS

他人提供厨房、炉子、煤气，你使用这些基础设施，来烤你的披萨。

（2）方案二：PaaS

除了基础设施，他人还提供披萨饼皮。

3）方案三：SaaS

他人直接做好了披萨，不用你的介入，到手的就是一个成品。你要做的就是把它卖出去，最多再包装一下，印上你自己的 Logo。

Node.js 是运行在服务端的 JavaScript。

什么是LDAP？

（一）在介绍什么是LDAP之前，我们先来复习一个东西：“什么是目录服务？”

　　　　1. 目录服务是一个特殊的数据库，用来保存描述性的、基于属性的详细信息，支持过滤功能。

　　　　2. 是动态的，灵活的，易扩展的。

　　　　如：人员组织管理，电话簿，地址簿。

（二）了解完目录服务后，我们再来看看LDAP的介绍：

LDAP（Light Directory Access Portocol），它是基于X.500标准的轻量级目录访问协议。

目录是一个为查询、浏览和搜索而优化的数据库，它成树状结构组织数据，类似文件目录一样。

目录数据库和关系数据库不同，它有优异的读性能，但写性能差，并且没有事务处理、回滚等复杂功能，不适于存储修改频繁的数据。所以目录天生是用来查询的，就好象它的名字一样。

LDAP目录服务是由目录数据库和一套访问协议组成的系统。

（三）为什么要使用

LDAP是开放的Internet标准，支持跨平台的Internet协议，在业界中得到广泛认可的，并且市场上或者开源社区上的大多产品都加入了对LDAP的支持，因此对于这类系统，不需单独定制，只需要通过LDAP做简单的配置就可以与服务器做认证交互。“简单粗暴”，可以大大降低重复开发和对接的成本。

Tomcat工作原理：请求被发送到WEB服务器8080端口，该请求会被监听端口的Connector连接器接收，并交给Service的Engine来处理。Engine根据请求的信息来匹配Host主机，Host主机会匹配对应的Context，Context web应用匹配上之后就构建request、response请求对象，调用指定的Servlet来处理、将response对象返回给Host主机，Host主机将response返回给Engine引擎，Engine再将response返回给Connector连接器，最后Connector连接器将response返回给浏览器。

Service：多个connector组成、以及一个Engine，负责处理Connector获得的请求、

Connetor:监听WEB的8080端口的连接器

Engine :接收connetor,并匹配host主机

Host：虚拟主机，匹配Context

Context；定义应用程序，构建reponse、request的

1.一般本地开发的话，小项目，或者是个人开发建议使用tomcat。
2.linux系统建议使用jetty或apache hpptd
3.大型的项目就用JBOSS或webloigc

4.大项目或者商业项目一般采用：weblgoic/webshere，其他的还有jboss、glasshfish等
5.一些示例项目或者小项目常采用jetty

6.tomcat , jboss, weblogic, websphere 一般项目tomcat就可以了

Tomcat是一个免费的开放源代码的web应用服务器，属于轻量级应用服务器，应用在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合，是开发和调试JSP页面的首选，Tomcat也可处理静态的HTML页面但是能力不及Apache或Nginx，所以Tomcat通常作为一个servlet和JSP容器，单独运行在后端。

WebLogic服务器是企业级的应用服务器，支持EJB, 集群以及 ERP（企业资源计划）的连通性，开发公司：BEA。
WebSphere产品系列是IBM公司一套典型的电子商务应用开发工具及运行环境

ECS弹性计算服务 OSS开放存储服务 OTS开放式结构数据服务 ODPS 开放数据处理服务

RDS关系型数据库服务

Elasticsearch 是个开源得分布式搜索引擎、特点：分布式、零配置、自动发现、索引自动分片、索引副本机制，restful风格接口、多数据库、自动搜索负载等

Logstash 是一个完全开放的工具、可以对日志进行收集、过滤、并将其存储、供以后使用

Kibana 开源、免费、可以为Logstas和Elastucsearch 提供有好的日志WEB界面、可以帮助您汇总、分析、搜索重要数据日志

ELK工作原理：Logstash 收集Appserver产生的log、并存放到Elasticsearch 集群中、而Kibana则从es集群中查询数据生成图表、再返回Broswer、简单来说，进行日志处理分析、一般需要经过一下步骤