如何把HPE RL300服務(wù)器引入x86-only的Web服務(wù)部署？

在上一篇《技術(shù)文章 | 多架構(gòu)部署：優(yōu)勢有哪些？》中，我們主要介紹了多架構(gòu)部署在能耗、占地空間和性能方面帶來的諸多優(yōu)勢。本文將介紹如何把 HPE RL300 服務(wù)器引入 x86-only 的 Web 服務(wù)部署，并使用直接遷移的方法，將部分應(yīng)用程序遷移到該服務(wù)器。由于大多數(shù)現(xiàn)代的 Web 應(yīng)用程序都采用基于微服務(wù)的架構(gòu)，因此單獨(dú)遷移單個(gè)微服務(wù)至新型的 Arm 服務(wù)器會(huì)更為簡便，無需將整個(gè)應(yīng)用程序遷移至 arm64。

接下來，我們將以前端微服務(wù)作為多架構(gòu)部署的一個(gè)實(shí)際用例。NGINX 是一款應(yīng)用廣泛的 Web 服務(wù)器，適用于網(wǎng)上銀行、社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)等多種 Web 應(yīng)用，以及多個(gè)并發(fā)用戶在既定網(wǎng)站內(nèi)瀏覽不同應(yīng)用程序的場景。下面，本文將詳細(xì)介紹如何使用 NGINX 將此類流行的 Web 服務(wù)器擴(kuò)展至 HPE RL300 服務(wù)器。

同時(shí)，我們還使用橫向擴(kuò)展（scale-out）的復(fù)合 Web 服務(wù)評估案例研究的結(jié)果，并計(jì)算了將前端 NGINX 層遷移到 HPE RL300 服務(wù)器所帶來的益處。根據(jù)性能和每瓦性能數(shù)據(jù)的對比，把 NGINX 從某款 x86 處理器遷移到 Ampere Altra Max 處理器后，可節(jié)省多達(dá) 1/3 的機(jī)架空間，并降低 1/3 的功耗。此外，當(dāng)整個(gè) Web 服務(wù)繼續(xù)在多體系結(jié)構(gòu)部署中運(yùn)行時(shí)，其余的應(yīng)用層仍在 x86 服務(wù)器上保持原狀，且性能不受任何影響。

先決條件

為了實(shí)施基于 x86 和 arm64 服務(wù)器的多架構(gòu)部署，至少需要兩臺(tái)安裝了 Web 服務(wù)器軟件（NGINX）的服務(wù)器。其中，一臺(tái)采用 x86 處理器，以下稱為“主機(jī) 1”；另一臺(tái)則是搭載了 Ampere Altra Max 處理器的 HPE ProLiant RL300 服務(wù)器，以下稱為“主機(jī) 2”。

當(dāng)然，用戶也可以選擇在某個(gè)特定服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)或容器，而不使用整機(jī)。

安裝 NGINX Web 服務(wù)器

為了向用戶展示應(yīng)用程序的網(wǎng)頁內(nèi)容，需要選用高性能的 Web 服務(wù)器 NGINX 作為應(yīng)用程序的前端。根據(jù)操作系統(tǒng)的不同，可以選擇 YUM 或 APT 包管理工具進(jìn)行軟件安裝。

sudo yum -y update
sudo yum install ca-certificates
sudo yum -y install nginx

首先，在 x86 服務(wù)器（主機(jī) 1）上部署 NGINX，并使其能連接到 NGINX。如果您已經(jīng)啟用了防火墻，則請確保允許常規(guī) HTTP 流量通過端口 80,8080；如果您配置了 SSL，則還需允許 HTTPS 流量通過端口 443 。

要啟動(dòng) NGINX 并驗(yàn)證狀態(tài)，請運(yùn)行以下代碼：

sudo systemctl start nginx
sudo systemctl status nginx

通過 Web 瀏覽器連接到主機(jī) 1 的 IP 地址或主機(jī)名。如果您看到的是 NGINX 默認(rèn)登陸頁面，說明您已成功安裝了 NGINX，并啟用了 Web 服務(wù)器的 HTTP 流量。

將 NGINX 配置為負(fù)載均衡器

在大規(guī)模集群部署中，可以使用多臺(tái)服務(wù)器托管 Web 應(yīng)用程序的前端服務(wù)。負(fù)載均衡能夠帶來諸多好處，比如能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用程序的跨服務(wù)器擴(kuò)展，提升程序性能，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，以及增強(qiáng)冗余性。

NGINX 憑借其簡潔而強(qiáng)大的特性，可作為負(fù)載均衡器，有效提升服務(wù)器資源的利用率和運(yùn)行效率。您只需按照指令配置 NGINX，指定其監(jiān)聽連接的位置以及重定向的目標(biāo)，即可實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

為了配置負(fù)載均衡，需要修改 NGINX 配置文件。默認(rèn)情況下，該文件名為 **nginx.conf**，并放置在 **/etc/nginx** 目錄下。然而，具體的位置可能會(huì)根據(jù)安裝 NGINX 時(shí)所使用的軟件包管理系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而定。

在 x86 服務(wù)器（主機(jī) 1）上，需要編輯 NGINX 配置文件，并定義 upstream 和 server 兩個(gè)模塊，具體操作如下：

# Define which servers to include in the load balancing scheme. 
http {
  upstream backend {
   server host1:8080; 
  }


  # This server accepts all traffic to port 80 and passes it to the upstream. 
  # Notice that the upstream name and the proxy_pass need to match.
  server {
   listen 80; 
   
   location / {
     proxy_pass http://backend;
   }
  }
  # Use port 8080 for the web server configuration
  server {
   listen 8080; 
  }
}

要為 HTTPS 而不是 HTTP 配置負(fù)載均衡，只需使用"https"作為協(xié)議，然后使用以下命令重新啟動(dòng) NGINX。

sudo systemctl restart nginx

檢查 NGINX 是否成功重啟。當(dāng)您在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中輸入負(fù)載均衡器的公共 IP 地址時(shí)，它會(huì)將請求傳遞給主機(jī) 1 上的后端服務(wù)器。

添加 RL300 以創(chuàng)建多架構(gòu)部署

接下來，我們將在 HPE RL300 服務(wù)器（主機(jī) 2）上運(yùn)行一個(gè)新的 NGINX 實(shí)例，以擴(kuò)展前端部署。首先，使用上文“安裝 NGINX Web 服務(wù)器”部分所述的相同方法，在 RL300 服務(wù)器上安裝 NGINX。開源的 NGINX 軟件包在 x86 和 arm64 服務(wù)器上都運(yùn)行良好。為了獲得 NGINX 的最佳性能，Ampere 提供了一些優(yōu)化建議。此外，我們還為提供了針對 arm64 做源代碼編譯和構(gòu)建 NGINX 的高效指南。

下一步，需要在服務(wù)器（主機(jī) 2）上配置 NGINX。我們不會(huì)將它配置為負(fù)載均衡器，服務(wù)器部分使用默認(rèn)的 nginx.conf，端口為 8080。主機(jī) 2 上的 nginx.conf 文件將不包含 upstream 模塊，Server 模塊如下所示：

http {
  
  # This server accepts all traffic to port 8080 a
  server {
   listen 8080; 
  }
}

安裝完成后，啟動(dòng) NGINX 服務(wù)，并確保您可以通過 web 服務(wù)器上的主機(jī) 2 IP 地址訪問 NGINX 默認(rèn)登陸頁面。

接下來，更新主機(jī) 1 上的 NGINX 負(fù)載均衡器服務(wù)，將新的 RL300 納入 NGINX 負(fù)載均衡器配置。編輯主機(jī) 1 上的 nginx.conf 文件，在 upstream 模塊添加主機(jī) 2 的 IP 地址。

# Define which servers to include in the load balancing scheme. 
# It's best to use the servers' private IPs for better performance and security.
# Add the ip address for RL300 to the upstream.
http {
  upstream backend {
   server host1:8080; 
   server host2:8080;
  }


  # This loadbalancer accepts all traffic to port 80 and passes it to the upstream. 
  # Notice that the upstream name and the proxy_pass need to match.


  server {
   listen 80; 
   location / {
     proxy_pass http://backend;
   }
  }
  server {
   listen 8080; 




  }
}

使用以下命令重啟 NGINX：

sudo systemctl restart nginx

現(xiàn)在，當(dāng)您訪問負(fù)載均衡器的 IP 地址時(shí)，它都會(huì)按照循環(huán)的方式將請求分發(fā)到 upstream 模塊中配置的兩個(gè)服務(wù)器上。至此，NGINX 的多架構(gòu)部署已完成，用戶流量被分發(fā)到運(yùn)行在 x86 和 arm64 服務(wù)器上的 NGINX 實(shí)例中。

將復(fù)合 Web 應(yīng)用程序的前端（NGINX）

遷移到異構(gòu)集群的優(yōu)勢

為了深入了解將 NGINX 等服務(wù)遷移到 Ampere Altra 處理器的優(yōu)勢，我們對一個(gè)由四層微服務(wù)組成的復(fù)合 web 服務(wù)進(jìn)行了擴(kuò)展的分析。這四層分別為：Web 前端（NGINX）、鍵值存儲(chǔ)（REDIS）、對象緩存（Memcached）以及后端數(shù)據(jù)庫（MySQL）。我們按照整個(gè)服務(wù)的百分比，為每層所選的應(yīng)用程序分配了不同的權(quán)重。在我們的示例中，我們將負(fù)載設(shè)定為每秒 130 萬個(gè)請求，這些請求由服務(wù)的前端層接收，并由作為 HTTPS 服務(wù)器的 NGINX 進(jìn)行處理。隨后，我們根據(jù)各層組件的權(quán)重設(shè)定了相應(yīng)的總性能水平，以此確定加權(quán)四層 web 服務(wù)模型的整體負(fù)載。

以下圖表對比了運(yùn)行在某 x86 服務(wù)器上的復(fù)合四層 web 服務(wù)及其所有組件微服務(wù)，以及基于 Ampere arm64 的混合架構(gòu)部署。在混合架構(gòu)場景中，web 服務(wù)前端（NGINX）組件遷移到了 Ampere Altra Max 云原生處理器，但其它三個(gè)組件微服務(wù)仍在某 x86 服務(wù)器上運(yùn)行。結(jié)果顯示，即使僅將 web 服務(wù)的單一組件（NGINX）遷移到 Ampere Altra Max 云原生處理器，也能顯著減少所需服務(wù)器的總量，同時(shí)降低維持相同性能（以每秒請求數(shù)衡量）所需的整體功耗。

在數(shù)據(jù)中心里，若每機(jī)架最大功耗預(yù)算為 12.8 千瓦，將 NGINX 轉(zhuǎn)換為 Ampere Altra Max 云原生處理器后，所節(jié)省的功耗足以將機(jī)架占用空間從 3 個(gè)（總功耗預(yù)算 38.4 千瓦）減少到 2 個(gè)（總功耗 25.6 千瓦）。

總體而言，采用基于 Arm 架構(gòu)的 HPE ProLiant RL300 服務(wù)器進(jìn)行多架構(gòu)部署的益處顯而易見。對于像 NGINX 這樣的微服務(wù)，使用容器化鏡像進(jìn)行代碼遷移的過程簡單直接。通過負(fù)載均衡和反向代理等功能，可以輕松地在不同服務(wù)器上以混合架構(gòu)（包括 x86 和 arm64）部署和運(yùn)行應(yīng)用程序的多個(gè)實(shí)例。此外，將關(guān)鍵工作負(fù)載遷移到 Ampere Altra Max 云原生處理器上，不僅能顯著降低能耗和減少數(shù)據(jù)中心占地面積，還能保證應(yīng)用程序性能不受影響。

審核編輯：劉清