第十二章•Nginx七层负载均衡
作者：互联网
Nginx负载均衡基本概述
为什么要是用负载均衡
当我们的Web服务器直接面向用户，往往要承载大量并发请求，单台服务器难以负荷，我使用多台Web服务器组成集群，前端使用Nginx负载均衡，将请求分散的打到我们的后端服务器集群中，实现负载的分发。那么会大大提升系统的吞吐率、请求性能、高容灾。
往往我们接触的最多的是SLB(Server Load Balance)负载均衡，实现最多的也是SLB、那么SLB它的调度节点和服务节点通常是在一个地域里面。那么它在这个小的逻辑地域里面决定了他对部分服务的实时性、响应性是非常好的。
所以说当海量用户请求过来以后，它同样是请求调度节点，调度节点将用户的请求转发给后端对应的服务节点，服务节点处理完请求后在转发给调度节点，调度节点最后响应给用户节点。这样也能实现一个均衡的作用，那么Nginx则是一个典型的SLB
负载均衡的叫法有很多：
负载均衡
负载
Load Balance
LB
- 公有云中叫法
SLB 阿里云负载均衡
QLB 青云负载均衡
CLB 腾讯云负载均衡
ULB ucloud负载均衡
- 常见的负载均衡的软件
Nginx
Haproxy
LVS
1.2、载均衡能实现的应用场景一: 四层负载均衡
所谓四层负载均衡指的是OSI七层模型中的传输层，那么传输层Nginx已经能支持TCP/IP的控制，所以只需要对客户端的请求进行TCP/IP协议的包转发就可以实现负载均衡，那么它的好处是性能非常快、只需要底层进行应用处理，而不需要进行一些复杂的逻辑。
1.3、负载均衡能实现的应用场景二:七层负载均衡
七层负载均衡它是在应用层，那么它可以完成很多应用方面的协议请求，比如我们说的http应用的负载均衡，它可以实现http信息的改写、头信息的改写、安全应用规则控制、URL匹配规则控制、以及转发、rewrite等等的规则，所以在应用层的服务里面，我们可以做的内容就更多，那么Nginx则是一个典型的七层负载均衡SLB
1.4、四层负载均衡与七层负载均衡区别
四层负载均衡数据包在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则是在最顶层进行分发、由此可以看出，七层负载均衡效率没有四负载均衡高。
但七层负载均衡更贴近于服务，如:http协议就是七层协议，我们可以用Nginx可以作会话保持，URL路径规则匹配、head头改写等等，这些是四层负载均衡无法实现的。
注意：四层负载均衡不识别域名，七层负载均衡识别域名
2、Nginx负载均衡配置场景
Nginx要实现负载均衡需要用到proxy_pass代理模块配置.
Nginx负载均衡与Nginx代理不同地方在于，Nginx的一个location仅能代理一台服务器，而Nginx负载均衡则是将客户端请求代理转发至一组upstream虚拟服务池.
2.1、Nginx upstream虚拟配置语法
Syntax: upstream name { ... }
Default: -
Context: http
#upstream例
upstream backend {
server backend1.example.com weight=5;
server backend2.example.com:8080;
server unix:/tmp/backend3;
server backup1.example.com:8080 backup;
}
server {
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
2.2、环境准备
角色 | 外网IP(NAT) | 内网IP(LAN) | 主机名 |
LB01 | 0.0.0.209 | 172.16.1.9 | LB01 |
web01 | 10.0.0.207 | 172.16.1.7 | web01 |
web02 | 10.0.0.208 | 172.16.1.8 | web02 |
2.3、Web01服务器上配置nginx
[root@web01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/node.conf
server {
listen 80;
server_name node.sunedu.com;
location / {
root /node;
index index.html;
}
}
[root@web01 ~]# mkdir /node
[root@web01 ~]# echo "web01" > /node/index.html
[root@web01 ~]# chown -R www.www /node/
[root@web01 ~]# systemctl restart nginx
2.4、Web02服务器上配置nginx
[root@web02 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/node.conf
server {
listen 80;
server_name node.sunedu.com;
location / {
root /node;
index index.html;
}
}
[root@web02 ~]# mkdir /node
[root@web02 ~]# echo 'web02' > /node/index.html;
[root@web02 ~]# useradd -M -s /sbin/nologin www
[root@web02 ~]# id www
uid=1000(www) gid=1000(www) groups=1000(www)
[root@web02 ~]# chown -R www.www /node/
[root@web02 ~]# systemctl start nginx
2.5、配置nginx负载均衡
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/node_proxy.conf
upstream node {
server 172.16.1.7:80;
server 172.16.1.8:80;
}
server {
listen 80;
server_name node.sunedu.com;
location / {
proxy_pass http://node;
include proxy_params;
}
}
2.6、准备Nginx负载均衡调度使用的proxy_params
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/proxy_params
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_connect_timeout 30;
proxy_send_timeout 60;
proxy_read_timeout 60;
proxy_buffering on;
proxy_buffer_size 32k;
proxy_buffers 4 128k;
2.7、测试
2.8、负载均衡常见典型故障
如果后台服务连接超时，Nginx是本身是有机制的，如果出现一个节点down掉的时候，Nginx会更据你具体负载均衡的设置，将请求转移到其他的节点上，但是，如果后台服务连接没有down掉，但是返回错误异常码了如:504、502、500,这个时候你需要加一个负载均衡的设置，如下：proxy_next_upstream http_500 | http_502 | http_503 | http_504 |http_404;意思是，当其中一台返回错误码404,500...等错误时，可以分配到下一台服务器程序继续处理，提高平台访问成功率。
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/node_proxy.conf
upstream node {
server 172.16.1.7:80;
server 172.16.1.8:80;
}
server {
listen 80;
server_name node.sunedu.com;
location / {
proxy_pass http://node;
include proxy_params;
proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502
http_503 http_504;
}
}
3、Nginx负载均衡调度算法
调度算法 | 概述 |
轮询 | 按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器(默认) |
weight | 加权轮询,weight值越大,分配到的访问几率越高 |
ip_hash | 每个请求按访问IP的hash结果分配,这样来自同一IP的固定访问一个后端服务器 |
url_hash | 按照访问URL的hash结果来分配请求,是每个URL定向到同一个后端服务器 |
least_conn | 最少链接数,那个机器链接数少就分发 |
3.1、Nginx负载均衡[rr]轮询具体配置
upstream load_pass {
server 10.0.0.7:80;
server 10.0.0.8:80;
}
3.2、Nginx负载均衡[wrr]权重轮询具体配置
upstream load_pass {
server 10.0.0.7:80 weight=5;
server 10.0.0.8:80;
}
3.3、Nginx负载均衡ip_hash
具体配置不能和weight一起使用。
#如果客户端都走相同代理, 会导致某一台服务器连接过多
upstream load_pass {
ip_hash;
server 10.0.0.7:80 weight=5;
server 10.0.0.8:80;
}
4、Nginx负载均衡后端状态
后端Web服务器在前端Nginx负载均衡调度中的状态
状态 | 概述 |
down | 当前的server暂时不参与负载均衡 |
backup | 预留的备份服务器 |
max_fails | 允许请求失败的次数 |
fail_timeout | 经过max_fails失败后, 服务暂停时间 |
max_conns | 限制最大的接收连接数 |
4.1、测试down状态测试该Server不参与负载均衡的调度
upstream load_pass {
#不参与任何调度, 一般用于停机维护
server 10.0.0.7:80 down;
}
4.2、测试backup以及down状态
upstream load_pass {
server 10.0.0.7:80 down;
server 10.0.0.8:80 backup;
server 10.0.0.9:80 max_fails=1 fail_timeout=10s;
}
location / {
proxy_pass http://load_pass;
include proxy_params;
}
4.3、测试max_fails失败次数和fail_timeout多少时间内失败多少次则标记down
upstream load_pass {
server 10.0.0.7:80;
server 10.0.0.8:80 max_fails=2 fail_timeout=10s;
}
4.4、测试max_conns最大TCP连接数
upstream load_pass {
server 10.0.0.7:80;
server 10.0.0.8:80 max_conns=1;
}
5、nginx负载均衡健康检查
在Nginx官方模块提供的模块中，没有对负载均衡后端节点的健康检查模块，但可以使用第三方模块。
nginx_upstream_check_module来检测后端服务的健康状态。
5.1、安装依赖包
[root@lb01 ~]# yum install -y gcc glibc gcc-c++ pcre-devel openssl-devel patch
5.2、下载nginx源码包以及nginx_upstream_check模块第三方模块
[root@lb01 ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
[root@lb01 ~]#wget https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/archive/master.zip
5.3、解压nginx源码包以及第三方模块
[root@lb01 ~]# tar xf nginx-1.18.0.tar.gz
[root@lb01 ~]# unzip master.zip
5.4、进入nginx目录，打补丁(nginx的版本是1.14补丁就选择1.14的,p1代表在nginx目录，p0是不在nginx目录)
[root@lb01 ~]# cd nginx-1.18.0/
[root@lb01 nginx-1.18.0]# patch -p1 <../nginx_upstream_check_module-master/check_1.14.0+.patch
[root@lb01 nginx-1.18.0]# ./configure --prefix=/etc/nginx --sbin-path=/usr/sbin/nginx --modules-path=/usr/lib64/nginx/modules --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx.pid --lock-path=/var/run/nginx.lock --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp --user=nginx --group=nginx --with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-stream --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module --add-module=/root/nginx_upstream_check_module-master --with-cc-opt='-O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector-strong --param=ssp-buffer-size=4 -grecord-gcc-switches -m64 -mtune=generic -fPIC' --with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -pie'
[root@lb01 nginx-1.18.0]# make && make install
5.5、在已有的负载均衡上增加健康检查的功能
[root@lb01 nginx-1.18.0]# vim /etc/nginx/conf.d/node_proxy.conf
upstream node {
server 172.16.1.7:80 max_fails=2 fail_timeout=10s;
server 172.16.1.8:80 max_fails=2 fail_timeout=10s;
check interval=3000 rise=2 fall=3 timeout=1000 type=tcp;
#interval 检测间隔时间，单位为毫秒
#rise 表示请求2次正常，标记此后端的状态为up
#fall 表示请求3次失败，标记此后端的状态为down
#type 类型为tcp
#timeout 超时时间，单位为毫秒
}
server {
listen 80;
server_name node.sunedu.com;
location / {
proxy_pass http://node;
include proxy_params;
proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502
http_503 http_504 http_403;
}
location /check {
check_status;
}
}
5.6、测试
6、Nginx负载均衡会话保持
在使用负载均衡的时候会遇到会话保持的问题，可通过如下方式进行解决。
1.使用nginx的ip_hash，根据客户端的IP，将请求分配到对应的IP上
2.基于服务端的session会话共享（NFS，MySQL，memcache，redis，file）
在解决负载均衡会话问题，我们需要了解session和cookie的区别。
浏览器端存的是cookie每次浏览器发请求到服务端时，报文头是会自动添加cookie信息的。
服务端会查询用户的cookie作为key去存储里找对应的value(session)
同意域名下的网站的cookie都是一样的，所以无论几台服务器，无论请求分配到哪一台服务器上同一用户的cookie是不变的。也就是说cookie对应的session也是唯一的。所以，这里只要保证多台业务服务器访问同一个共享存储服务器（NFS，MySQL，memcache，redis，file）就行了。
6.1、配置nginx
[root@web01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/php.conf
server {
listen 80;
server_name php.sunedu.com;
root /www/phpMyAdmin-4.8.4-all-languages;
location / {
index index.php index.html;
}
location ~ \.php$ {
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi
_script_name;
include fastcgi_params;
}
}
6.2、安装phpmyadmin （web01和web02上都装）
[root@web01 ~]# mkdir /www
[root@web01 ~]# cd /www
[root@web01 www]# wget https://files.phpmyadmin.net/phpMyAdmin/4.8.4/phpMyAdmin-4.8.4-all-languages.zip
6.3、配置phpmyadmin连接远程的数据库
[root@web01 www]# cd phpMyAdmin-4.8.4-all-languages/
[root@web01 phpMyAdmin-4.8.4-all-languages]# cp config.sample.inc.php config.inc.php
[root@web01 phpMyAdmin-4.8.4-all-languages]# vim config.inc.php
/* Server parameters */
$cfg['Servers'][$i]['host'] = '172.16.1.51';
6.4、配置授权
[root@web01 ~]# chown -R www.www /var/lib/php/
6.5、使用浏览器访问页面，获取cookie信息
使用负载均衡的轮询功能之后，会发现，如果将session保存在本地文件的话，永远都登录不上去
6.6、使用redis解决会话登入问题
6.6.1、装redis内存数据库
[root@db01 ~]# yum -y install redis y
6.6.2、配置redis监听在172.16.1.0网段上
[root@db01 ~]# sed -i '/^bind/c bind 127.0.0.1 172.16.1.51' /etc/redis.conf
6.6.3、启动redis
[root@db01 ~]# systemctl start redis
[root@db01 ~]# systemctl enable redis
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/redis.service to /usr/lib/systemd/system/redis.service.
6.6.4、php配置session连接redis
#1.修改/etc/php.ini文件
[root@web ~]# vim /etc/php.ini
session.save_handler = redis
session.save_path = "tcp://172.16.1.51:6379"
;session.save_path = "tcp://172.16.1.51:6379?auth=123" #如果redis存在密码，则使用该方式
session.auto_start = 1
#2.注释php-fpm.d/www.conf里面的两条内容，否则session内容会一直写入/var/lib/php/session目录中
;php_value[session.save_handler] = files
;php_value[session.save_path] = /var/lib/php/session
6.6.5、重启php-fpm
[root@web01 php-fpm.d]# systemctl restart php-fpm
6.6.6、将web01上配置好的文件推送到web02
[root@web01 php-fpm.d]# scp /etc/php.ini root@172.16.1.8:/etc/php.ini
[root@web01 php-fpm.d]# scp /etc/php-fpm.d/www.conf root@172.16.1.8:/etc/php-fpm.d/www.conf
6.6.7、上web02上重启php-fpm
[root@web02 ~]# systemctl restart php-fpm
6.6.8、redis查看数据
[root@db01 ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "PHPREDIS_SESSION:8b7ab298c05246cea19457a7ac8487be"
标签：负载,http,nginx,--,七层,第十二章,server,Nginx,root 来源： https://www.cnblogs.com/sunyuhang1/p/14489625.html