1.1 什么是Nginx HA?

高可用性(HA) 是指系统通常通过使用内置故障转移机制连续运行（不会出现停机或故障）的能力。高可用性系统旨在即使在发生意外事件的情况下也能正常运行。

Nginx高可用（HA）是指使用多个Nginx服务器节点来确保系统的稳定性和可靠性，以应对单一节点故障带来的影响。

在Nginx HA架构中，通过将负载均衡、故障恢复和冗余机制结合在一起，可以实现更高水平的服务可用性。

主要目标和优势：

• 故障容忍性：通过将负载均衡器放置在多个节点之间，即使其中一个节点出现故障，其他节点仍然可以继续处理流量，确保服务的连续性。
• 负载均衡：负载均衡器分发流量到多个后端节点，以便在节点之间均匀分配请求负载，从而提高系统性能。
• 水平扩展：通过添加更多的后端节点，可以实现系统的水平扩展，从而处理更多的请求并提供更好的性能。
• 快速故障恢复：当某个节点发生故障时，负载均衡器可以迅速将流量切换到其他健康节点，减少服务中断时间。
• 减少单点故障：采用多个节点减少了单一故障点的风险，提高了系统的可靠性。
• 维护零停机：通过在维护一个节点时将流量转发到其他节点，可以实现零停机维护，保证服务的持续可用。

• 实现Nginx高可用通常涉及使用负载均衡器，虚拟IP（VIP），故障检测，健康检查以及故障转移等技术。

• 常见的方案包括基于硬件的负载均衡器、基于软件的负载均衡器（如HAProxy、Nginx本身）以及基于专用工具（如Keepalived、Pacemaker等）的解决方案。

• 总之，Nginx高可用架构旨在确保系统的稳定性、性能和可用性，使得即使在节点故障的情况下，系统仍然能够持续地提供服务。

1.2 高可用性的类型

HA 有多种类型，可以根据所需的冗余级别、所需的容错类型以及受保护的系统类型进行分类。

最常见的 HA 类型包括：

• 主动-被动 – 备份系统保持被动或备用模式，仅在主系统发生故障时才变为主动。
  • 这种故障转移保护方法有时需要手动干预才能切换到备份系统。
• 主动-主动 – 多个系统主动运行并分担工作负载。
  • 如果一个系统出现故障，其他系统会自动承担工作负载。
  • 这种类型的 HA 需要更复杂的配置和系统之间的协调，但提供比手动选项更高的性能和可扩展性。

该图显示了由两台 NGINX Plus 服务器组成的主动-被动 HA 集群。

• NGINX还支持主动-主动和其他HA配置。

1.3 理解Nginx HA 示例

假设有两个负载均衡器节点（LB1和LB2），以及两个后端Nginx节点（Node1和Node2）。

在这种情况下，可能的IP分配如下：

• LB1：

  • 物理IP地址：192.168.1.101
  • 虚拟IP地址（HA IP）：192.168.1.100

• LB2：

  • 物理IP地址：192.168.1.102
  • 虚拟IP地址（HA IP）：192.168.1.100

• Node1：

  • 物理IP地址：192.168.1.201

• Node2：

  • 物理IP地址：192.168.1.202

在这个示例中，192.168.1.100 是负载均衡器的虚拟IP地址，用作客户端请求的入口点。

这个VIP会被负载均衡器节点（LB1和LB2）之间共享，以实现故障转移和高可用性。

客户端将其请求发送到虚拟IP地址（192.168.1.100），然后由负载均衡器节点来决定将请求分发到哪个后端Nginx节点上。

1.4为什么高可用性很重要？

HA 的主要目标是避免停机，即系统、服务、应用程序、云服务或功能不可用或无法正常运行的时间段。

停机会导致收入损失、生产力下降以及公司声誉受损。

这使得 HA 对于以下方面非常重要：

• 业务连续性 – HA 确保关键系统、特性和功能始终按预期运行。
• HA 系统可以从故障中快速恢复，因此组织可以继续按预期为客户提供服务（最好没有明显的中断）。
• 改善用户体验 – 快速可靠的系统有助于保持客户满意度并避免收入损失、数据泄露和生产力损失的负面影响。
• 竞争优势 – 高水平的可用性有助于组织通过提供比竞争对手更快、更可靠的服务而脱颖而出。
• 这表明了对整体质量和客户满意度的承诺。

1.5 高可用是如何实现的？

冗余和故障转移机制可防止单点故障，这样组件的故障就不会干扰整个系统、应用程序或功能的运行。

常见机制包括：

• 冗余组件 – 在系统内部署多个服务器、网络连接、存储系统和电源。
• 如果一个组件发生故障，另一个组件会在不造成中断的情况下接管。
• 监控和警报 – 持续监控性能和可用性。当检测到中断或其他问题时，会生成警报。系统管理员可以快速识别并解决任何问题，从而降低停机风险。
• 负载平衡 – 一个或多个专用服务器拦截针对一组（后端）系统的请求，在它们之间分配流量以获得最佳性能。
• 如果一个后端系统出现故障，负载均衡器会自动将传入请求重定向到其他系统。
• 故障转移机制 – 部署主动-被动或主动-主动配置或故障转移集群，以确保一个系统发生故障时，另一个系统可以在最小干扰的情况下接管。
• 备份和恢复系统——确保数据和应用程序在发生故障时能够快速恢复。
• 这些系统可以是混合的、位于不同位置的、基于云的，或者在发生故障后快速上线。

1.6 如何支持高可用性?

需要部署以提供 HA 的服务和资源取决于系统类型、HA 类型以及您组织的具体要求。

支持要素包括：

• 技术支持 – 需要 HA 系统帮助的组织的第一道防线。专门的支持人员可以协助排除故障、诊断和解决问题。
• 他们还可以提供有关维持高水平可用性的最佳实践的指导。
• 维护和升级 – 为了保持运行和安全，HA 系统必须定期维护并运行最新版本的可用软件。
• 灾难恢复规划 – 对于需要快速恢复系统的组织至关重要。
• 预先确定和记录的程序意味着系统管理员在紧急情况下不需要记住或提出解决方案。
• 文档和培训 – 帮助系统管理员了解如何管理其 HA 系统。
• 该文档可能包括最佳实践、教程和培训课程。

1.7 最佳实践：高可用性

遵循最佳实践可以提高运营绩效并最大限度地减少代价高昂的停机时间。

这些常见的最佳实践可以根据组织的系统、位置和期望的结果进行定制。

• 合并冗余——系统的每一层，从硬件组件到网络连接，都得到了加强，因此如果一个组件发生故障，系统仍然可以按预期运行。
• 负载平衡流量 – 通过在多个系统之间分配传入请求，您可以在一个系统发生故障时让仍在运行的系统接管。
• 监控性能和可用性 – 持续监控和警报可减少识别和解决问题所需的时间。
• 经常测试和验证故障转移机制 – 进行例行测试以确定故障转移机制在发生中断时是否仍然能够可靠地接管功能。
• 备份和恢复程序——确保数据和应用程序在发生故障时能够快速恢复。
• 定期升级和维护系统——这可以保持应用程序和系统的运行和安全。
• 培训人员 – 定期测试和强化程序需要成为标准操作程序，特别是对于负责 HA 的个人和团队。
• 考虑云解决方案——云存储和灾难恢复意味着无论故障位置如何，系统都可以继续运行。
• 监控安全性——实施措施防止数据泄露或不良行为者或未经授权的用户访问系统。