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第1章 服务器及基础设施搭建入门冗余及负载分流的基础 1

1.1 冗余的基础 2

1.1.1 冗余概述 2

1.1.2 冗余的本质 2

1 设想可能发生的故障 2

2 预先准备好备份设备 3

3 部署工作机制……当故障发生时，切换到备份设备 3

1.1.3 应对路由器故障的情况 4

冷备份 4

1.1.4 应对Web服务器故障的情况 4

热备份 5

1.1.5 故障转移 6

VIP 6

IP地址的映射 6

1.1.6 检测故障……健康检查 7

Web服务器的健康检查 8

路由器的健康检查 8

1.1.7 搭建Active/Backup的拓扑结构 8

IP地址的映射操作 10

1.1.8 还想更有效地使用服务器……负载分发 10

1.2 实现Web服务器的冗余………DNS轮询 12

1.2.1 DNS轮询 12

1.2.2 DNS轮询的冗余拓扑结构示例 13

1.2.3 还想更轻松地扩充系统……负载均衡器 16

1.3 实现Web服务器的冗余……基于IPVS的负载均衡器 17

1.3.1 DNS轮询与负载均衡器的不同点 17

1.3.2 IPVS……基于Linux的负载均衡器 18

负载均衡器的种类与IPVS的功能 18

1.3.3 调度算法 18

1.3.4 使用IPVS 20

ipvsadm 20

keepalived 20

1.3.5 搭建负载均衡器 21

配置Web服务器 22

启动keepalived 23

确认负载分流 23

确认冗余的拓扑结构 24

1.3.6 四层交换机与七层交换机 24

1.3.7 四层交换机的NAT模型与DSR模型 26

1.3.8 同一子网下的服务器进行负载分流时需要注意的地方 28

1.4 路由器及负载均衡器的冗余 30

1.4.1 负载均衡器的冗余 30

1.4.2 虚拟路由器冗余协议（VRRP） 30

1.4.3 VRRP的拓扑模型 30

VRRP报文 31

虚拟路由器ID 32

优先顺序 32

抢占模式 33

虚拟MAC地址 33

1.4.4 安装keepalived时可能遇到的问题 34

延迟发送gratuitous ARP（GARP） 34

1.4.5 keepalived的冗余 35

确认VIP 36

确认VRRP的运行情况 37

分离VRRP实例 37

同步VRRP实例 38

1.4.6 keepalived的应用 38

第2章 优化服务器及基础设施的拓扑结构冗余、负载分流、高性能的实现 39

2.1 引入反向代理……Apache模块 40

2.1.1 反向代理入门 40

2.1.2 根据HTTP请求的内容来控制系统的行为 41

根据IP地址进行控制 42

根据User-Agent进行控制 42

网址的重写 42

2.1.3 优化系统整体的内存使用率 43

例：动态页面中的请求详情 43

2.1.4 缓存Web服务器的应答数据 45

HTTP的Keep-Alive 45

例 内存消耗与Keep-Alive的开启／关闭 46

2.1.5 使用Apache模块控制处理规则 47

增设反向代理的判断 48

2.1.6 增设反向代理 48

使用Apache 2.2 48

以worker模式启动httpd 49

httpd.conf的配置 49

设定最大进程／线程数 49

Keep-Alive的配置 51

载入必要的模块 52

设定RewriteRule 52

2.1.7 进一步对RewriteRule进行设置 53

禁止来自特定主机的请求 54

对于来自搜索引擎机器人的请求使用缓存服务器 54

2.1.8 使用mod_proxy_balancer向多台主机分流 55

mod_proxy_balancer的使用示例 56

2.2 增设缓存服务器……Squid、memcached 58

2.2.1 引入缓存服务器 58

HTTP与缓存 58

通过Live HTTP Headers得知缓存效果 58

2.2.2 Squid缓存服务器 59

使用Squid搭建反向代理 60

Squid缓存什么 61

Squid的设定示例 62

2.2.3 使用memcached进行缓存 64

2.3 MySQL同步……发生故障时的快速恢复 66

2.3.1 万一数据库服务器停止 66

导致数据库停止的原因 66

短时间内恢复的办法 66

2.3.2 MySQL的同步功能的特性和注意点 67

单主与多从 67

异步数据同步 68

被同步的数据内容 68

2.3.3 同步的结构 69

Slave的I/O线程与SQL线程 69

二进制日志与中继日志 69

位置信息 70

2.3.4 搭建同步结构 70

同步条件 70

my.cnf 71

建立同步专用的用户 71

同步开始时所必需的数据 72

2.3.5 启动同步 73

Master和Slave的my.cnf文件的差异 73

Slave开始运行＆确认 73

2.3.6 确认同步的状态 74

Master的状态确认 74

Slave的状态确认 75

2.4 MySQL的Slave＋内部负载均衡器的灵活应用示例 78

2.4.1 MySQL的Slave的运用方法 78

Slave的运用策略 78

分发到多台Slave上 78

2.4.2 通过负载均衡器将请求分发到多台Slave的方法 79

概况图 79

内部负载均衡器的配置 80

MYSQL Slave的设定 82

体验将请求分发到多台Slave的负载均衡 83

2.4.3 内部负载均衡器的注意点……基于DSR的分发方法 83

2.5 选择轻量高速的存储服务器 85

2.5.1 存储服务器的必要性 85

存储服务器容易导致单点故障 86

存储服务器容易造成瓶颈 86

2.5.2 理想的存储服务器 88

减轻负载 88

2.5.3 将HTTP作为存储协议使用 88

轻量Web服务器的选择 89

利用HTTP的优势 89

2.5.4 遗留的问题 90

第3章 进一步完善不间断的基础设施DNS服务器、存储服务器、网络 93

3.1 DNS服务器的冗余 94

3.1.1 DNS服务器冗余的重要性 94

3.1.2 使用解析库实现冗余及存在的问题 94

解析库存在的问题 95

性能下降的危险性………以邮件服务器为例 95

DNS故障会造成很大的影响 96

3.1.3 基于服务器集群的DNS冗余 96

3.1.4 使用VRRP的拓扑结构 96

3.1.5 DNS服务器的负载分发 98

3.1.6 小结 100

3.2 存储服务器的冗余……利用DRBD实现镜像 101

3.2.1 存储服务器的故障排解 101

3.2.2 存储服务器同步的难点 101

3.2.3 DRBD 102

DRBD架构 102

3.2.4 DRBD的设置与启动 103

启动DRBD的Master服务器 104

启动DRBD的备份服务器 105

3.2.5 DRBD的故障转移 105

手动切换 105

keepalived的配置 106

利用daemontools来控制keepalived 108

3.2.6 NFS服务器故障转移时的注意事项 109

3.2.7 备份的必要性 110

3.3 网络的冗余……驱动绑定、RSTP 111

3.3.1 L1/L2上部件的冗余 111

3.3.2 故障点 111

3.3.3 链路冗余与驱动绑定 112

驱动绑定 112

3.3.4 交换机的冗余 114

链路故障时的行为 114

交换机故障时的行为 115

交换机间遭遇连接故障时的情况 115

3.3.5 增设交换机 116

实现多重冗余 117

3.3.6 RSTP 117

网桥的优先顺序及根网桥 118

RSTP中端口的作用 119

RSTP的行为 119

3.3.7 总结 120

3.4 引入VLAN……使网络更加灵活 121

3.4.1 基于服务器集群的高灵活性网络 121

3.4.2 引入VLAN的优点 121

交换机的有效使用 122

故障服务器的恢复机制…灵活使用一台备用机 123

使用VLAN，仅用一台备用机就能实现恢复 123

3.4.3 VLAN的基础知识 124

3.4.4 VLAN的种类 125

端口VLAN 126

标记VLAN 127

3.4.5 在服务器集群中的使用 128

不使用VLAN的拓扑结构 128

使用端口VLAN的拓扑结构 129

使用VLAN标签的拓扑结构 130

3.4.6 即便在复杂的VLAN结构下，也需要让物理层面的设备结构尽可能简易化 132

第4章 性能优化、调整Linux单个主机、Apache、MySQL 133

4.1 基于Linux单个主机的负载评估 134

4.1.1 充分发挥单个主机的性能 134

清楚何为性能、何为负载 134

4.1.2 别臆断，请监控 135

4.1.3 确认瓶颈的基本流程 136

观察load average 136

观察CPU、I/O是否存在瓶颈 137

当CPU负载较高时 137

当I/O负载较高时 137

4.1.4 何为负载 138

两种负载 138

多任务操作系统与负载 139

搞清负载的本来面目＝知晓内核的行为 140

进程调度和进程状态 140

进程状态变迁的具体例子 142

进程状态迁移汇总 144

换算到load average的等待状态 144

load average表述的负载意义 145

4.1.5 计算load average的内核编码 146

4.1.6 通过load average判断CPU使用率和I/O等待时间 148

使用sar来查看CPU使用率及I/O等待时间 149

CPU的用户模式和系统模式 149

I/O密集型服务器的sar 150

4.1.7 多核CPU与CPU使用率 151

4.1.8 如何计算CPU的使用率 152

4.1.9 进程记账的内核编码 153

4.1.10 线程和进程 156

内核中的进程和线程 157

ps和线程 158

LinuxThreads和NPTL 159

4.1.11 ps、sar、vmstat的使用方法 159

ps……输出进程信息 159

VSZ与RSS……虚拟内存和物理内存的指标 160

TIME……CPU占用时间 162

通过ps命令查看Blocking和Busy Loop的差异 162

sar……查看系统报告的各项指标 163

sar-u……查看CPU的使用率 165

sar-q……查看load average 165

sar-r……查看内存的使用状况 166

减轻I/O负载及页面缓存 166

通过页面缓存减轻I/O负载的实施效果 167

将所需的数据整个放到页面缓存上 168

sar-W……查看交换区的吞吐状况 169

vmstat……查看虚拟内存的相关信息 170

4.1.12 找到系统负载的症结并解决 171

4.2 Apache的优化 172

4.2.1 Web服务器的优化 172

4.2.2 Web服务器遭遇瓶颈怎么办 172

4.2.3 Apache的并发处理与MPM 173

prefork与worker，进程与线程 175

从编程模型看多进程／多线程的差异 175

从性能的观点来看多进程／多线程的差异 176

一个客户端对应一个进程／线程 177

4.2.4 httpd.conf的配置 177

Apache的安全阀Ma×Clients 177

在prefork模式的情况下 178

父子进程共享内存的写时复制技术 180

查看写时复制时共享的内存大小 181

MaxRequestsPerChild 183

在worker模式的情况下 183

在系统超载的情况下，改变Ma×Clients前需要了解 185

4.2.5 Keep-Alive 186

4.2.6 Apache以外的选择 186

lighttpd 187

4.3 MySQL的调优诀窍 189

4.3.1 MySQL的调优诀窍 189

基于调优视角的分类 189

1服务器方面 189

2服务器之外的其他方面 190

3周边系统 190

本章接下来要处理的内容 191

4.3.2 内存相关的参数优化 191

缓冲的种类………优化时的注意事项1 191

不能分配太多……优化时的注意事项2 192

内存的相关参数 192

4.3.3 内存相关的检查工具……mymemcheck 194

第5章 高效运行确保服务的稳定提供 197

5.1 服务状态监控Nagios 198

5.1.1 稳定的服务运营与服务状态监控 198

5.1.2 状态监控的种类 198

1存活状态的监控 198

2负载状态的监控 199

3可用率的统计 200

5.1.3 Nagios概述 201

安装Nagios 201

5.1.4 Nagios的配置 201

配置文件 202

host……主机的配置 202

service……服务的定义 203

command……命令的定义 204

contact与contactgroup……通知对象和通知对象组 205

配置的测试 206

5.1.5 Web管理界面 206

5.1.6 Nagios的基本使用方法 208

主机和服务的定义 208

通知 209

5.1.7 实用的使用方法 212

可用率的测定 212

独立插件 214

5.1.8 小结 216

5.2 服务器资源的监控……Ganglia 217

5.2.1 服务器资源的监控 217

监控的目的 217

5.2.2 检测工具的讨论 218

5.2.3 Ganglia……面向大量节点的图表化工具 218

5.2.4 将Apache的进程状态图表化 220

在Ganglia中增加图表的方法 222

尝试增加多个图表 222

其他的自定义图表 223

5.3 高效的服务器管理……Puppet 225

5.3.1 实现高效的服务器管理的工具Puppet 225

5.3.2 Puppet的概要 225

5.3.3 Puppet的配置 226

节点的定义 227

类的定义 227

确认配置是否有效 229

5.3.4 配置文件的语法 230

资源的定义 230

资源 231

对各个服务器的配置进行微调 232

资源间的依赖关系 233

通过模板完成Manifest文件的定义 233

5.3.5 通知操作日志 237

5.3.6 运用 238

5.3.7 自动配置管理工具的利与弊 239

5.4 守护进程的工作管理……Daemontools 241

5.4.1 守护进程的异常终止 241

5.4.2 daemontools 241

使用daemontools的原因 242

成为守护进程的条件……在前台运行 243

5.4.3 守护进程的管理方法 243

创建守护进程 243

启动守护进程 244

停止、继续、重新启动守护进程 245

停用守护进程 245

发送信号 245

Keepalived……run文件的例子1 246

自编的监控脚本………run文件的例子2 246

5.4.4 daemontools的实用技巧 248

控制所依赖的服务的启动顺序 248

常用的shell函数 249

5.5 网络引导的应用……PXE、initramfs 252

5.5.1 网络引导 252

网络引导的特性及优势 252

5.5.2 网络引导的行为……PXE 253

5.5.3 网络引导的应用实例 255

负载均衡器 255

数据库服务器／文件服务器 256

维护用的引导映像 256

5.5.4 构建网络引导 257

initramfs的通用化和作用的识别 257

无盘结构中需要注意的事项 258

Master文件的安全性 259

5.6 远程维护……维护线路、Serial Console、IPMI 260

5.6.1 轻松实现远程登录 260

5.6.2 网络故障的应对 260

维护线路 260

交换机故障的应对 262

5.6.3 Serial Console 263

Serial Console的实现 264

5.6.4 IPMI 266

IPMI的功能 266

使用IPMI 267

5.6.5 总结 267

5.7 Web服务器的日志处理……syslog、syslog-ng、cron、rotatelogs 268

5.7.1 Web服务器日志的分拣·收集 268

5.7.2 分拣与收集 268

5.7.3 日志的分拣……syslog和syslog-ng 269

使用syslog进行日志的分拣 269

syslog-ng 270

5.7.4 日志的收集 272

Apache日志的转储……cron与rotatelogs 272

5.7.5 日志服务器的作用与构成 273

5.7.6 总结 274

第6章 服务后台自律的基础设施、稳健的系统 275

6.1 Hatena网站的内容 276

6.1.1 Hatena的基础设施 276

6.1.2 可扩展性和稳定性 277

反向代理 278

数据库 279

文件服务器 281

6.1.3 提高运营效率 282

安装Kickstart 282

软件包管理和Puppet 282

服务器的管理和监控 283

使用Capistrano部署 284

6.1.4 用电效率·提高资源的利用率 285

重视服务器每1A所发挥的性能 285

充分利用每台服务器的性能 286

不安装无用的零件 287

6.1.5 为了自律的基础设施而努力 288

6.2 DSAS的内容 290

6.2.1 什么是DSAS 290

6.2.2 DSAS的特征 291

一个系统容纳多个网站 291

使用开源软件搭建 291

无论切断任何地方，网络服务都不会停止 294

服务器增设非常方便 295

故障修复非常简单 295

6.2.3 系统架构的详情 296

使用驱动绑定的原因 296

DRBP实现故障转移时的注意事项 297

配置SSL加速器 299

扩展健康检查功能 301

既方便又安全地使用负载均衡器 303

处理会话数据 306

memcached 307

repcached 307

6.2.4 DSAS的未来 309