Nginx的反向代理、动静分离、负载均衡

末离时光的搁浅
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一、Nginx反向代理的概述

  • 反向代理：reverse proxy，指的是代理外网用户的请求到内部的指定的服务器，并将数据返回给用户的一种方式，这是用的比较多的一种方式。
  • Nginx 除了可以在企业提供高性能的web服务之外，另外还可以将 nginx 本身不具备的请求通过某种预定义的协议转发至其它服务器处理，不同的协议就是Nginx服务器与其他服务器进行通信的一种规范，主要在不同的场景使用以下模块实现不同的功能。
ngx_http_proxy_module： #将客户端的请求以http协议转发至指定服务器进行处理
ngx_http_upstream_module #用于定义为proxy_pass,fastcgi_pass,uwsgi_pass等指令引用的后
端服务器分组
ngx_stream_proxy_module：#将客户端的请求以tcp协议转发至指定服务器处理
ngx_http_fastcgi_module：#将客户端对php的请求以fastcgi协议转发至指定服务器助理
ngx_http_uwsgi_module： #将客户端对Python的请求以uwsgi协议转发至指定服务器处理

二、Nginx反向代理的配置参数

proxy_pass; 
#用来设置将客户端请求转发给的后端服务器的主机，可以是主机名(将转发至后端服务做为主机头首部)、IP
地址：端口的方式
#也可以代理到预先设置的主机群组，需要模块ngx_http_upstream_module支持

#示例:
 location /web {
   index index.html;
   proxy_pass http://10.0.0.18:8080; #8080后面无uri,即无 / 符号,需要将location后面url 附加到proxy_pass指定的url后面,此行为类似于root
#proxy_pass指定的uri不带斜线将访问的/web,等于访问后端服务器
http://10.0.0.18:8080/web/index.html，即后端服务器配置的站点根目录要有web目录才可以被访问
    # http://nginx/web/index.html ==> http://10.0.0.18:8080/web/index.html
    
proxy_pass http://10.0.0.18:8080/;   #8080后面有uri,即有 / 符号,相当于置换,即访问/web时实际返回proxy_pass后面uri内容.此行为类似于alias 
    #proxy_pass指定的uri带斜线，等于访问后端服务器的http://10.0.0.18:8080/index.html 内容返回给客户端
 }  # http://nginx/web/index.html ==> http://10.0.0.18:8080

三、编译安装Nginx

1.安装准备

1719370700969.jpg

2.安装依赖包

yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl  openssl-devel

1719370745743.jpg

3.新建nginx用户便于管理

useradd -M -s /sbin/nologin nginx

1719370782181.jpg

4.切换到nginx-1.18.0，编译安装nginx

./configure --prefix=/apps/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_ssl_module \
--with-http_v2_module \
--with-http_realip_module \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-pcre \
--with-stream \
--with-stream_ssl_module \
--with-stream_realip_module

1719370817065.jpg

1719370843952.jpg

5.修改文件权限

chown -R nginx.nginx /apps/nginx

conf：保存nginx所有的配置文件，其中nginx.conf是nginx服务器的最核心最主要的配置文件，其他的.conf则是用来配置nginx相关的功能的，例如fastcgi功能使用的是fastcgi.conf和fastcgi_params两个文件，配置文件一般都有个样板配置文件，是文件名.default结尾，使用的使用将其复制为并将default去掉即可。

html目录中保存了nginx服务器的web文件，但是可以更改为其他目录保存web文件,另外还有一个50x的web文件是默认的错误页面提示页面。

logs：用来保存nginx服务器的访问日志错误日志等日志，logs目录可以放在其他路径，比如/var/logs/nginx里面。

sbin：保存nginx二进制启动脚本，可以接受不同的参数以实现不同的功能。

1719370868198.jpg

6.将nginx的操作指令放入环境变量PATH的目录下

将nginx的可执行文件做个软链接，放入环境变量PATH的目录下，让系统识别nginx的操作指令。

ln -s /apps/nginx/sbin/nginx /usr/sbin/

1719370926119.jpg

7.检查、启动、重启、停止nginx服务

检查、启动nginx服务

image.png

多种方式查看nginx的PID号

image.png

停止nginx服务

image.png

重载nginx服务

image.png

8.创建Nginx自启动文件

#复制同一版本的nginx的yum安装生成的service文件

vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
#建立文件
[Unit]
Description=nginx - high performance web server
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/apps/nginx/logs/nginx.pid
#注意文件位置，如果不对 启动不了
ExecStart=/apps/nginx/sbin/nginx -c /apps/nginx/conf/nginx.conf
#注意启动文件位置
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s TERM $MAINPID
LimitNOFILE=100000

[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemctl daemon-reload 
#重新加载配置

systemctl start nginx
#启动nginx服务

四、Nginx的反向代理部署

单台web服务器反向代理的配置

1719370979743.jpg

1.服务端的配置

7-3 服务端 
yum install httpd -y 
#安装服务 
cd /var/www/html 
echo "Hello World" > index.html 
#主页内容 
systemctl start httpd 
#开启服务

1719371009563.jpg

1719371033529.jpg

2.代理服务器的配置

7-2 代理服务器
编译安装nginx
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
在http模块中添加
include /apps/nginx/conf.d/*.conf
新建pc.conf文件
mkdir conf.d
vim /apps/nginx/conf.d/pc.conf 
#添加服务端IP地址
server {
listen 80;
server_name www.pc.com;
root /data/html;
location / {
proxy_pass http://192.168.100.30;
}
}

nginx -t
nginx -s reload

image.png

image.png

1719371075242.jpg

3.客户端的配置

7-1 客户端 
vim /etc/hosts 
192.168.100.20 www.lhey.com

image.png

4.客户端测试

客户端测试
curl 192.168.100.20

image.png

五、Nginx反向代理实现动静分离部署

image.png

注意：因为nginx无法处理动态资源，所以要动静分离。 指定location实现反向代理和动静分离。

1.代理服务器的配置

7-2 代理服务器
编译安装nginx
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
在http模块中添加
include /apps/nginx/conf.d/*.conf
新建pc.conf文件
mkdir conf.d
vim /apps/nginx/conf.d/pc.conf 
#添加动态资源跳转和静态资源跳转
server {
listen 80;
server_name www.pc.com;
root /data/html;

location /api {
proxy_pass http://192.168.100.30;    #动态资源跳转
}

location /static {
proxy_pass http://192.168.100.40;    #静态资源跳转
}
}

nginx -t
nginx -s reload

image.png

image.png

1719371110744.jpg

image.png

2.动态资源服务器的配置

7-3 动态资源服务器

#关闭防火墙和selinux
systemctl stop firewalld
setenforce 0

#安装nginx服务
yum install  epel-release -y      #安装epel源
yum install nginx -y 
 
#创建动态资源目录
cd /usr/share/nginx/html
mkdir api
echo api > ./api/index.html

#重启nginx
systemctl restart nginx

image.png

image.png

image.png

3.静态资源服务器的配置

7-4 静态资源服务器

#关闭防火墙和selinux
systemctl stop firewalld
setenforce 0

#安装Nginx服务
yum install  epel-release -y      #安装epel源
yum install nginx -y 
 
#创建动态资源目录
cd /usr/share/nginx/html
mkdir static
echo static > ./static/index.html

systemctl restart nginx

image.png

image.png

image.png

4.客户端测试

7-1 客户端

#关闭防火墙和selinux 
systemctl stop firewalld  
setenforce 0 

#动态资源 
curl 192.168.100.20/api -L 

#静态资源 
curl 192.168.100.20/static -L

image.png

六、反向代理实现负载均衡概述

Nginx 可以基于ngx_http_upstream_module模块提供服务器分组转发、权重分配、状态监测、调度算法等高级功能。

要启用负载均衡，需要在Nginx主配置文件中添加一个upstream块来定义后端服务器的列表。

然后，在相应的location块中使用proxy_pass指令指定负载均衡的上游服务器。

官方文档
https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_up

1.负载均衡的工作原理

Nginx负载均衡通过将传入的请求分发到多个后端服务器来实现负载均衡。

它可以根据不同的调度算法（如轮询、IP哈希、最小连接数等）将请求分发到后端服务器。

2.负载均衡的部分配置参数

server address [parameters];
#配置一个后端web服务器，配置在upstream内，至少要有一个server服务器配置。
#server支持的parameters如下：

weight=number #设置权重，默认为1,实现类似于LVS中的WRR,WLC等

max_conns=number  #给当前后端server设置最大活动链接数，默认为0表示没有限制
max_fails=number  #后端服务器的下线条件,当客户端访问时,对本次调度选中的后端服务器连续进行检测多少次,如果都失败就标记为不可用,默认为1次,当客户端访问时,才会利用TCP触发对探测后端服务器健康性检查,而非周期性的探测

fail_timeout=time #后端服务器的上线条件,对已经检测到处于不可用的后端服务器,每隔此时间间隔再次进行检测是否恢复可用，如果发现可用,则将后端服务器参与调度,默认为10秒



sorry server   自己不能转自己

down    #标记为down状态

resolve #当server定义的是主机名的时候，当A记录发生变化会自动应用新IP而不用重启Nginx

backup  #设置为备份服务器，当所有后端服务器不可用时,才会启用此备用服务器 

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com backup;
    server backend3.example.com;
}

3.调度算法

1）轮询（Round Robin）：这是默认的调度算法，Nginx依次分配每个请求给后端服务器，实现简单且公平的请求分发。

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
    }
    
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

2）加权轮询（Weighted Round Robin）：通过为每个后端服务器指定一个权重，根据权重比例来分配请求。具有更高权重的服务器将获得更多的请求。

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com weight=3;
        server backend2.example.com weight=1;
    }
    
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

3）IP Hash（IP Hash）：根据客户端的IP地址进行散列，将同一IP的请求分配给同一台后端服务器，实现会话保持。

http {
    upstream backend {
        ip_hash;
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
    }
    
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

4）URL哈希（URL Hash）：基于请求的URL进行散列计算，将相同URL的请求分发到同一台后端服务器，用于缓存或会话的需要。

http {
    upstream backend {
        hash $request_uri;
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
    }
    
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

5）参数哈希（Parameter Hash）：基于请求的特定参数进行散列计算，将具有相同参数值的请求分发到同一台后端服务器。

6）最小连接数（Least Connections）：将请求分发给连接数最少的服务器，以确保服务器的负载尽可能均衡。

http {
    upstream backend {
        least_conn;
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
    }
    
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

7）最少响应时间（Least Time）：根据服务器的响应时间进行选择，将请求分配给响应时间最短的服务器。

七、负载均衡部署

使用轮询算法

image.png

1.代理服务器的配置

7-2 代理服务器
编译安装nginx
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
在http模块中添加
include /apps/nginx/conf.d/*.conf
新建pc.conf文件
mkdir conf.d

vim /apps/nginx/conf.d/pc.conf
#在子配置文件中添加，除此也可以在主配置文件的http模块中添加
#在location模块中定义web组

upstream web {
    server 192.168.100.30;
    server 192.168.100.40; 
}
server {
location / {
    proxy_pass http://web;
}
}

nginx -t
nginx -s reload

image.png

image.png

image.png

2.后端服务器1的配置

7-3 后端服务器1 
yum install httpd -y 
#安装httpd服务 
cd /var/www/html 
echo "7-3" > index.html 
#主页内容 
systemctl restart httpd 
#开启服务

image.png

image.png

3.后端服务器2的配置

7-4 后端服务器2
yum install httpd -y 
#安装httpd服务 
cd /var/www/html 
echo "7-4" > index.html 
#主页内容 
systemctl restart httpd 
#开启服务

image.png

image.png

4.客户端测试

7-1 客户端

#关闭防火墙和selinux 
systemctl stop firewalld  
setenforce 0 

客户端测试
curl 192.168.100.20

image.png

使用加权轮询算法

image.png

1.代理服务器的配置

7-2 代理服务器
编译安装nginx
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
在http模块中添加
include /apps/nginx/conf.d/*.conf
新建pc.conf文件
mkdir conf.d

vim /apps/nginx/conf.d/pc.conf
#在子配置文件中添加，除此也可以在主配置文件的http模块中添加
#在location模块中定义web组

upstream web {
    server 192.168.100.30 weight=3;
    server 192.168.100.40 weight=1; 
}
server {
location / {
    proxy_pass http://web;
}
}

nginx -t
nginx -s reload

image.png

image.png

1719363845301.jpg

2.后端服务器1的配置

7-3 后端服务器1 
yum install httpd -y 
#安装httpd服务 
cd /var/www/html 
echo "7-3" > index.html 
#主页内容 
systemctl restart httpd 
#开启服务

image.png

image.png

3.后端服务器2的配置

7-4 后端服务器2
yum install httpd -y 
#安装httpd服务 
cd /var/www/html 
echo "7-4" > index.html 
#主页内容 
systemctl restart httpd 
#开启服务

image.png

image.png

4.客户端测试

7-1 客户端

#关闭防火墙和selinux 
systemctl stop firewalld  
setenforce 0 

客户端测试
curl 192.168.100.20

1719363935353.jpg

备份-----使用backup参数

当所有后端服务器不可用时,才会启用此备用服务器。

1.代理服务器的配置

7-2 代理服务器
编译安装nginx
vim /apps/nginx/conf/nginx.conf
在http模块中添加
include /apps/nginx/conf.d/*.conf
新建pc.conf文件
mkdir conf.d

vim /apps/nginx/conf.d/pc.conf
#在子配置文件中添加，除此也可以在主配置文件的http模块中添加
#在location模块中定义web组

upstream web {
    server 192.168.100.30;
    server 192.168.100.40 backup; 
}
server {
location / {
    proxy_pass http://web;
}
}

nginx -t
nginx -s reload

image.png

image.png

1719363845301.jpg

2.后端服务器1的配置

7-3 后端服务器1 
yum install httpd -y 
#安装httpd服务 
cd /var/www/html 
echo "7-3" > index.html 
#主页内容 
systemctl restart httpd 
#开启服务

image.png

image.png

3.后端服务器2的配置

7-4 后端服务器2
yum install httpd -y 
#安装httpd服务 
cd /var/www/html 
echo "7-4" > index.html 
#主页内容 
systemctl restart httpd 
#开启服务

image.png

image.png

4.客户端测试

7-1 客户端

#关闭防火墙和selinux 
systemctl stop firewalld  
setenforce 0 

客户端测试
curl 192.168.100.20

测试显示后端服务器1一直运行中。

image.png

关闭后端服务器1，测试显示后端服务器2作为备用服务器开始运行。

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