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 | 多架構部署：優(yōu)勢有哪些？》中，我們主要介紹了多架構部署在能耗、占地空間和性能方面帶來(lái)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，將部分應用程序遷移到該服務(wù)器。由于大多數現代的 Web 應用程序都采用基于微服務(wù)的架構，因此單獨遷移單個(gè)微服務(wù)至新型的 Arm 服務(wù)器會(huì )更為簡(jiǎn)便，無(wú)需將整個(gè)應用程序遷移至 arm64。

接下來(lái)，我們將以前端微服務(wù)作為多架構部署的一個(gè)實(shí)際用例。NGINX 是一款應用廣泛的 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 應用，以及多個(gè)并發(fā)用戶(hù)在既定網(wǎng)站內瀏覽不同應用程序的場(chǎng)景。下面，本文將詳細介紹如何使用 NGINX 將此類(lèi)流行的 Web 服務(wù)器擴展至 HPE RL300 服務(wù)器。

同時(shí)，我們還使用橫向擴展（scale-out）的復合 Web 服務(wù)評估案例研究的結果，并計算了將前端 NGINX 層遷移到 HPE RL300 服務(wù)器所帶來(lái)的益處。根據性能和每瓦性能數據的對比，把 NGINX 從某款 x86 處理器遷移到 Ampere Altra Max 處理器后，可節省多達 1/3 的機架空間，并降低 1/3 的功耗。此外，當整個(gè) Web 服務(wù)繼續在多體系結構部署中運行時(shí)，其余的應用層仍在 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)器的多架構部署，至少需要兩臺安裝了 Web 服務(wù)器軟件（NGINX）的服務(wù)器。其中，一臺采用 x86 處理器，以下稱(chēng)為“主機 1”；另一臺則是搭載了 Ampere Altra Max 處理器的 HPE ProLiant RL300 服務(wù)器，以下稱(chēng)為“主機 2”。

當然，用戶(hù)也可以選擇在某個(gè)特定服務(wù)器上運行多個(gè)虛擬機或容器，而不使用整機。

安裝 NGINX Web 服務(wù)器

為了向用戶(hù)展示應用程序的網(wǎng)頁(yè)內容，需要選用高性能的 Web 服務(wù)器 NGINX 作為應用程序的前端。根據操作系統的不同，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 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 HTTP 流量通過(guò)端口 80,8080；如果您配置了 SSL，則還需允許 HTTPS 流量通過(guò)端口 443 。

要啟動(dòng) NGINX 并驗證狀態(tài)，請運行以下代碼：

sudo systemctl start nginx
sudo systemctl status nginx

通過(guò) Web 瀏覽器連接到主機 1 的 IP 地址或主機名。如果您看到的是 NGINX 默認登陸頁(yè)面，說(shuō)明您已成功安裝了 NGINX，并啟用了 Web 服務(wù)器的 HTTP 流量。

將 NGINX 配置為負載均衡器

在大規模集群部署中，可以使用多臺服務(wù)器托管 Web 應用程序的前端服務(wù)。負載均衡能夠帶來(lái)諸多好處，比如能夠實(shí)現應用程序的跨服務(wù)器擴展，提升程序性能，優(yōu)化用戶(hù)體驗，以及增強冗余性。

NGINX 憑借其簡(jiǎn)潔而強大的特性，可作為負載均衡器，有效提升服務(wù)器資源的利用率和運行效率。您只需按照指令配置 NGINX，指定其監聽(tīng)連接的位置以及重定向的目標，即可實(shí)現負載均衡。

為了配置負載均衡，需要修改 NGINX 配置文件。默認情況下，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 )根據安裝 NGINX 時(shí)所使用的軟件包管理系統和操作系統而定。

在 x86 服務(wù)器（主機 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。當您在網(wǎng)絡(luò )瀏覽器中輸入負載均衡器的公共 IP 地址時(shí)，它會(huì )將請求傳遞給主機 1 上的后端服務(wù)器。

添加 RL300 以創(chuàng )建多架構部署

接下來(lái)，我們將在 HPE RL300 服務(wù)器（主機 2）上運行一個(gè)新的 NGINX 實(shí)例，以擴展前端部署。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(kāi)源的 NGINX 軟件包在 x86 和 arm64 服務(wù)器上都運行良好。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 做源代碼編譯和構建 NGINX 的高效指南。

下一步，需要在服務(wù)器（主機 2）上配置 NGINX。我們不會(huì )將它配置為負載均衡器，服務(wù)器部分使用默認的 nginx.conf，端口為 8080。主機 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(guò) web 服務(wù)器上的主機 2 IP 地址訪(fǎng)問(wèn) NGINX 默認登陸頁(yè)面。

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

現在，當您訪(fǎng)問(wèn)負載均衡器的 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 的多架構部署已完成，用戶(hù)流量被分發(fā)到運行在 x86 和 arm64 服務(wù)器上的 NGINX 實(shí)例中。

將復合 Web 應用程序的前端（NGINX）

遷移到異構集群的優(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)組成的復合 web 服務(wù)進(jìn)行了擴展的分析。這四層分別為：Web 前端（NGINX）、鍵值存儲（REDIS）、對象緩存（Memcached）以及后端數據庫（MySQL）。我們按照整個(gè)服務(wù)的百分比，為每層所選的應用程序分配了不同的權重。在我們的示例中，我們將負載設定為每秒 130 萬(wàn)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，我們根據各層組件的權重設定了相應的總性能水平，以此確定加權四層 web 服務(wù)模型的整體負載。

以下圖表對比了運行在某 x86 服務(wù)器上的復合四層 web 服務(wù)及其所有組件微服務(wù)，以及基于 Ampere arm64 的混合架構部署。在混合架構場(chǎng)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)器上運行。結果顯示，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(zhù)減少所需服務(wù)器的總量，同時(shí)降低維持相同性能（以每秒請求數衡量）所需的整體功耗。

在數據中心里，若每機架最大功耗預算為 12.8 千瓦，將 NGINX 轉換為 Ampere Altra Max 云原生處理器后，所節省的功耗足以將機架占用空間從 3 個(gè)（總功耗預算 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 架構的 HPE ProLiant RL300 服務(wù)器進(jìn)行多架構部署的益處顯而易見(jiàn)。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(guò)程簡(jiǎn)單直接。通過(guò)負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（包括 x86 和 arm64）部署和運行應用程序的多個(gè)實(shí)例。此外，將關(guān)鍵工作負載遷移到 Ampere Altra Max 云原生處理器上，不僅能顯著(zhù)降低能耗和減少數據中心占地面積，還能保證應用程序性能不受影響。

審核編輯：劉清