干货 | Nginx负载均衡原理及配置实例

给小白的 Nginx 10分钟入门指南

Nginx编译安装及常用命令

完全卸载nginx的详细步骤

Nginx 配置文件详解

理解正向代理与反向代理的区别

一文带你读懂Nginx反向代理

一文带你读懂nginx中的location指令

Nginx是一款高性能的http 服务器/反向代理服务器电子邮件(IMAP/POP3)代理服务器。官方测试nginx能够支撑5万并发连接,并且cpu、内存等资源消耗却非常低,运行非常稳定。

什么是负载均衡,单从字面理解可以解释为N台服务器平均分担负载,不会因为某台服务器负载高宕机而出现某台服务器闲置的情况。那么负载均衡的前提就是要有多台服务器才能实现,目的是达到整个系统的高性能和高可用性。

严格地说,Nginx仅仅是作为Nginx Proxy反向代理使用的,因为这个反向代理功能表现的效果是负载均衡集群的效果,所以本文称之为Nginx负载均衡。那么,反向代理和负载均衡有什么区别呢?

  • 普通负载均衡软件,例如大名鼎鼎的LVS,其实功能只是对请求数据包的转发(也可能会改写数据包)、传递。其中DR模式明显的特征是:从负载均衡下面的节点服务器来看,接收到的请求还是来自访问负载均衡器的客户端的真实用户。

  • 而反向代理就不一样了,反向代理接收访问用户的请求后,会代理用户重新发起请求代理下的节点服务器,最后把数据返回给客户端用户,在节点服务器看来,访问的节点服务器的客户端用户就是反向代理服务器了,而非真实的网站访问用户。

  • 一句话,LVS等的负载均衡是转发用户请求的数据包,而Nginx反向代理是接收用户的请求后,会代理用户重新发起请求代理下的节点服务器。

实现Nginx负载均衡的组件主要有两个:

  • ngx_http_upstream_module

    负载均衡模块,可以实现网站的负载均衡功能及节点的健康检查

  • ngx_http_proxy_module

    proxy代理模块,用于把请求转发给服务器节点或upstream服务器池

(1)upstream模块介绍

upstream模块允许Nginx定义一组或多组节点服务器组,使用时可以通过proxy_pass代理方式把网站的请求发送到事先定义好的对应upstream组的名字上,具体写法为:

proxy_pass http://server_pools

其中server_pools就是一个upstream节点服务器组名字。

(2)upstream配置案例

 范例1:基本的upstream配置案例:
upstream server_pools {
upstream是关键字必须有,后面的server_pools是upstream集群组的名字,可自定义名称,调用时就用这个名字。
server 192.168.1.251:80 weight=5;
server 192.168.1.252:80 weight=10;
server 192.168.1.253:80 weight=15;
server关键字是固定的,后面可以接域名或IP。如果不指定端口,默认是80端口。weight代表权重,数值越大被分配的请求越多。
}
范例2:较完整的upstream配置案例:
upstream blog__pools {
server 192.168.0.223;   #这行标签和下行是等价的
server 192.168.0.224:80 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=10s;       #这行标签和上一行是等价的,此行多余的部分就是默认配置,不写也可以。
server 192.168.0.225:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=20s backup;
   server最后面可以加很多参数,具体参数作用看下文的表格
}

(3)upstream模块参数

  • server

负载后面的RS配置,可以是ip或者域名。

  • weight

请求服务器的权重。默认值为1,越大表示接受的请求比例越大。

  • max_fails

nginx 尝试连接后端主机失败的次数。

这个数值需配合proxy_net_upstreamfastcgi_next_upstreammemcached_next_upstream这三个参数来使用的。

当nginx接收后端服务器返回这三个参数定义的状态码时,会将这个请求转发给正常工作的后端服务器,例如404,502,503

  • fail_timeout

max_fails定义的失败次数后,距离下次检查的时间间隔,默认10s

  • backup

热备配置,标志这台服务器作为备份服务器,若主服务器全部宕机了,就会向它转发请求

  • down

表示这个服务器永不可用,可配合ip_hash使用

upstream web_pools {
server linux.example.com weight=5; 
server 127.0.0.1:8080 max_fail=5 fail_timeout=10s;
// 当5次连续检查失败后,间隔10s后重新检测。
server linux.example.com:8080 backup; 
// 指定备份服务器。作用:等上面服务器全部不可访问时就向它转发请求。
}

(1)proxy_pass指令介绍

proxy_pass指令属于ngx_http_proxy_module模块,此模块可以将请求转发到另一台服务器。在实际的反向代理工作中,会通过location功能匹配指定的URI,然后把接收到的符合匹配URI的请求通过proxy_pass抛给定义好的upstream节点池。

location内容,参考: 一文彻底读懂nginx中的location指令

(2)proxy_pass的使用案例

location /web/ {
proxy_pass http://127.0.0.1/abc/;
}

将匹配URI为web的请求抛给http://127.0.0.1/abc/

(3)http proxy模块参数

  • proxy_set_header

设置http请求header项传给后端服务器节点。例如,可以实现让代理后端的服务器节点获取访问客户端用户真实的IP地址

  • client_body_buffer_size

用于指定客户端请求主题缓冲区大小

  • proxy_connect_timeout

表示反向代理与后端节点服务器连接的超时时间,即发起握手等候响应的超时时间

  • proxy_send_timeout

表示代理后端服务器的数据回传时间,即在规定时间之内,后端服务器必须传完所有的数据,否则,nginx将断开这个连接

  • proxy_read_timeout

设置nginx从代理的后端服务器获取信息的时间,表示连接建立成功后,nginx等待后端服务器的响应时间,其实是nginx在后端排队等候处理的时间

  • proxy_buffer_size

设置缓冲区大小,默认该缓冲区大小等于指令proxy_buffers设置的大小

  • proxy_buffers

设置缓冲区的数量和大小,nginx从代理的后端服务器获取的响应信息,会放置在缓冲区

  • proxy_busy_buffers_size

用于设置系统很忙时可以使用的proxy_buffers大小,官方推荐的大小为proxy_bufer*2

  • proxy_temp_file_write_size

指定proxy缓存临时文件的大小

默认调度算法,按照客户端请求逐一分配到不同的后端服务器,宕机的服务器会自动从节点服务器池中剔除。

upstream server_pools {
    server 192.168.1.251;
    server 192.168.1.252;
    }

注意:对于服务器性能不同的集群,该算法容易引发资源分配不合理等问题。

在rr轮询算法的基础上加上权重,权重和用户访问成正比,权重值越大,被转发的请求也就越多

upstream server_pools {
    server 192.168.1.251 weight=5;
    server 192.168.1.252 weight=10;
}

加权轮询应用于服务器性能不等的集群中,使资源分配更加合理化。

每个请求按访问 IP 的hash结果分配,每个访客固定访问一个后端服务器,可解决session不共享的问题。

upstream server_pools {
    ip_hash;
    server 192.168.1.251;
    server 192.168.1.252;
    }

Session 不共享是说,假设用户已经登录过,此时发出的请求被分配到了 A 服务器,但 A 服务器突然宕机,用户的请求则会被转发到 B 服务器。但由于 Session 不共享,B 无法直接读取用户的登录信息来继续执行其他操作。

根据后端节点服务器的响应时间来分配请求,响应时间短的优先分配。

upstream server_pools {
    server 192.168.1.251;
    server 192.168.1.252;
    fair;
    }

这是更加智能的调度算法,但Nginx本身不支持fair调度算法。如果需要使用fair调度,必须下载Nginx相关模块upstream_fair

根据访问URL的hash结果来分配请求,让每个URL定向到同一个后端服务器。

upstream server_pools {
server qll:9001;
server qll:9002;
hash $request_uri;
hash_method crc32;
}

同样,Nginx本身是不支持url_hash,如果需要使用这种调度算法,必须安装Nginx的hash模块软件包。

在浏览器上输入地址http://www.qll.com,实现负载均衡效果(平均访问到两台服务器)

a)准备3台nginx服务器,如下:

主机名IP地址角色说明
web0110.43.187.251nginx web01服务器
web0210.43.187.252nginx web01服务器
lb10.43.187.253nginx 负载均衡服务器

b)三台服务器均安装nginx

安装nginx,参考:Nginx编译安装及常用命令

c)配置用于测试的Web服务

注意:本小节是在两台Nginx Web服务器上操作

[root@web01 nginx]# cat conf/nginx.conf
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html/www;
            index  index.html index.htm;
        }
	access_log logs/access_www.log main;
    }
}

创建测试文件数据

[root@web01 ~]# cd /usr/local/nginx/html/
[root@web01 html]# mkdir www
[root@web01 www]# echo "`hostname` www" > index.html

查看创建的文件内容: [root@qll251 www]# cat index.html web01 www

别忘记启动nginx服务哦

d)配置nginx 负载均衡服务器

[root@lb01 nginx]# cat conf/nginx.conf
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    upstream www_server_pools {         #这里定义Web服务器池,包含了251,252两个Web节点
	server 10.43.187.251:80 weight=1;
	server 10.43.187.252:80 weight=1;
	}
    server {            #这里定义代理的负载均衡域名虚拟主机
        listen       80;
        server_name  www.qll.com;
        location / {
		proxy_pass http://www_server_pools;     #访问www.qll.com,请求发送给www_server_pools里面的节点
        }
    }
}

e)域名解析

由于不是真实环境,域名使用www.qll.com用作测试,所以www.qll.com的解析只能在hosts文件设置。

打开:

C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts

在末尾添加:

10.43.187.253 www.qll.com

打开浏览器访问www.qll.com,不断刷新会发现所有请求被负载均衡服务器(10.43.187.253)均分配到web01(10.43.187.251)和web02(10.43.187.252)上,实现了负载均衡的效果。

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0 条回复 A 作者 M 管理员
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