Nginx负载均衡

本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

Nginx负载均衡

1、负载均衡的作用

如果你的nginx服务器给2台web服务器做代理，负载均衡算法采用轮询，那么当你的一台机器web程序关闭造成web不能访问，那么nginx服务器分发请求还是会给这台不能访问的web服务器，如果这里的响应连接时间过长，就会导致客户端的页面一直在等待响应，对用户来说体验就大大折扣，这里我们怎么避免这样的情况发生呢。这里我配张图来说明下问题。

如果负载均衡中其中web2发生这样的情况，nginx首先会去web1请求，但是nginx在配置不当的情况下会继续分发请求到web2，然后等待web2响应，直到我们的响应时间超时，才会把请求重新分发给web1，这里的响应时间如果过长，用户等待的时间就会越长。

2、upstream配置

首先给大家说下 upstream 这个配置的，这个配置是写一组被代理的服务器地址，然后配置负载均衡的算法。这里的被代理服务器地址有2种写法。

upstream upstream { 
      server 192.168.1.10;
      server 192.168.1.11;
}
server {
        listen 80;
        server_name localhost;
        location / {         
           proxy_pass  http://upstream;
        }
}

3、配置实例

1、热备：如果你有2台服务器，当一台服务器发生事故时，才启用第二台服务器给提供服务。服务器处理请求的顺序：AAAAAA突然A挂啦，BBBBBBBBBBBBBB.....

upstream upstream { 
      server 192.168.1.10; 
      server 192.168.1.11 backup;  #热备     
}

2、轮询：nginx默认就是轮询其权重都默认为1，服务器处理请求的顺序：ABABABABAB....

upstream upstream {
      server 192.168.1.10;
      server 192.168.1.11;      
}

3、加权轮询：根据配置的权重的大小而分发给不同服务器不同数量的请求。如果不设置，则默认为1。下面服务器的请求顺序为：ABBABBABBABBABB....

upstream upstream { 
      server 192.168.1.10 weight=1;
      server 192.168.1.11 weight=2;
}

4、ip_hash:nginx会让相同的客户端ip请求相同的服务器。

upstream upstream { 
	  ip_hash;
      server 192.168.1.10; 
      server 192.168.1.11;   
}

5、nginx负载均衡配置状态参数

• down，表示当前的server暂时不参与负载均衡。
• backup，预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。
• max_fails，允许请求失败的次数，默认为1。当超过最大次数时，返回错误。
• fail_timeout，在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间单位秒。max_fails可以和fail_timeout一起使用。

 upstream upstream { 
      server 192.168.1.10 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=2;
      server 192.168.1.11 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=1;    
 }

如果你像跟多更深入的了解 nginx 的负载均衡算法，nginx官方提供一些插件大家可以了解下。

4、nginx配置7层协议及4层协议方法（扩展）

举例讲解下什么是7层协议，什么是4层协议。

（1）7层协议

OSI（Open System Interconnection）是一个开放性的通行系统互连参考模型，他是一个定义的非常好的协议规范，共包含七层协议。

（2）4层协议

TCP/IP协议 之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。

从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。

（3）协议配置

这里我们举例，在nginx做负载均衡，负载多个服务，部分服务是需要7层的，部分服务是需要4层的，也就是说7层和4层配置在同一个配置文件中。

配置代理服务器的nginx配置文件

worker_processes  4;
worker_rlimit_nofile 102400;
events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    gzip  on;

    upstream upstream {
	ip_hash;
	server 192.168.1.10 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=2s;
	server 192.168.1.11 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=2s;
    }
    server {
        listen       80;
        server_name  www.upstream.com;
        charset utf-8;
        location / {
	    proxy_pass http://upstream;
            proxy_set_header Host $host:$server_port;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        	}
	}
	}
}

浏览器测试访问:

[root@nginx-server conf.d]# cat upstream.conf
server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
​
    location / {
         root   /usr/share/nginx/html;
         index  index.html index.htm;
    }
}
​
[root@nginx-server ~]# nginx -s reload

nginx在1.9.0的时候，增加了一个 stream 模块，用来实现四层协议（网络层和传输层）的转发、代理、负载均衡等。stream模块的用法跟http的用法类似，允许我们配置一组TCP或者UDP等协议的监听，然后通过proxy_pass来转发我们的请求，通过upstream添加多个后端服务，实现负载均衡。

#4层tcp负载
stream {
			upstream upstream {
                hash $remote_addr consistent;
                server 192.168.1.10; 
                server 192.168.1.11; 
        }
        server {
            listen 80;
            proxy_connect_timeout 10s;
            proxy_timeout 30s;
            proxy_pass upstream;
        }
}