文章目录
- 一、Nginx实现负载均衡原理
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- 1.正向代理和反向代理
- 2.负载均衡模式
-
- [1. 轮询(Round Robin):](#1. 轮询(Round Robin):)
- [2. 最少连接数(Least Connections):](#2. 最少连接数(Least Connections):)
- [3. IP 哈希(IP Hash):](#3. IP 哈希(IP Hash):)
- [4. 加权轮询(Weighted Round Robin):](#4. 加权轮询(Weighted Round Robin):)
- [5. 最少时间算法(Least Time):](#5. 最少时间算法(Least Time):)
- [6. 一致性哈希(Consistent Hashing):](#6. 一致性哈希(Consistent Hashing):)
- 二、Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离实验
-
- 1.实验占用内存,内存最好4G以上
- 2.关闭所有实验机器的防火墙
- 3.配置nginx服务器
- [4.部署2台Tomcat 应用服务器](#4.部署2台Tomcat 应用服务器)
- 3.动静分离配置
- [4.Nginx server 配置](#4.Nginx server 配置)
- 三、Nginx四层代理配置
一、Nginx实现负载均衡原理
Nginx实现负载均衡是通过反向代理实现
Nginx服务器作为前端,Tomcat服务器作为后端,web页面请求由Nginx服务来进行转发。
但是不是把所有的web请求转发,而是将静态页面请求Nginx服务器自己来处理,动态页面请求,转发给后端的Tomcat服务器来处理。
据我们所知,Tomcat是属于轻量级的应用服务器,可接受访问量可能会不足,所以我们需要多台Tomcat服务器,然后通过Nginx配置权重来进行挑选Tomcat服务器去进行处理,负载均衡的一种策略
Nginx配置反向代理的主要参数
upstream 服务池名 { }
配置后端服务器池,以提供响应数据
proxy_pass http://服务池名
配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理
1.正向代理和反向代理
① 正向代理
正向代理 : 代理的是客户端 去访问 服务器 加快访问速度
② 反向代理
反向代理: 代理的是服务端 负载均衡
2.负载均衡模式
1. 轮询(Round Robin):
轮询算法是 Nginx 的默认分流算法。它按顺序将请求依次分配给每一台后端服务器,直到最后一台服务器,然后重新从第一台服务器开始。这种方法简单且均匀地分配了流量。
数据流向:每个请求依次被分配到下一个服务器。假设有三台服务器(Server A、Server B、Server C),第一个请求被分配到 Server A,第二个请求分配到 Server B,第三个请求分配到 Server C,第四个请求又回到 Server A,依此类推。
特点:请求均匀分布,无视服务器的当前负载和响应时间。
配置示例:
upstream backend {
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
2. 最少连接数(Least Connections):
最少连接数算法将请求分配给当前活动连接数最少的服务器。这种算法适用于请求处理时间不均匀的情况,可以有效平衡服务器的负载。
数据流向:每个请求被分配到当前连接数最少的服务器。例如,Server A 有 2 个连接,Server B 有 5 个连接,新的请求会被分配到 Server A。
特点:动态均衡负载,适用于请求处理时间不一的场景。
配置示例:
upstream backend {
least_conn;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
3. IP 哈希(IP Hash):
IP 哈希算法通过计算客户端 IP 地址的哈希值,将请求始终分配给同一台服务器。适用于需要将特定客户端的请求固定在同一台服务器上的场景。
数据流向:每个客户端的 IP 地址被哈希计算,然后根据哈希值将请求固定分配到某一台服务器。假设客户端 X 的哈希值指向 Server A,客户端 Y 的哈希值指向 Server B,则无论多少次请求,X 的请求总是流向 Server A,Y 的请求总是流向 Server B。
特点:同一个客户端总是被分配到同一台服务器,有助于会话保持。
配置示例:
upstream backend {
ip_hash;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
4. 加权轮询(Weighted Round Robin):
加权轮询算法允许为每台服务器设置权重,权重越大的服务器将会获得更多的请求。适用于服务器性能不均衡的情况。
数据流向:根据服务器设置的权重值分配请求。假设 Server A 权重为 3,Server B 权重为 1,则 4 个请求中,3 个会被分配到 Server A,1 个会被分配到 Server B。
特点:高权重服务器接收更多的请求,适用于服务器性能差异较大的场景。
配置示例:
upstream backend {
server backend1.example.com weight=3;
server backend2.example.com weight=1;
server backend3.example.com weight=2;
}
5. 最少时间算法(Least Time):
最少时间算法基于请求的响应时间,将请求分配给响应时间最短的服务器。这种算法在 Nginx 1.15.3 及以后版本中可用,适用于需要最大化响应速度的场景。
数据流向:每个请求分配到响应时间最短或平均连接时间最短的服务器。假设 Server A 的响应时间较快,Server B 较慢,则新的请求更可能流向 Server A。
特点:进一步优化了最少连接算法,适用于高负载环境下的动态负载均衡。
配置示例:
upstream backend {
least_time header;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
6. 一致性哈希(Consistent Hashing):
一致性哈希算法可以保证当集群中某台服务器故障时,只有部分请求会重新分配到其他服务器,而不是全部重新分配。这在缓存等场景中非常有用。
数据流向:根据请求的某个特定参数(如 URL、Cookie 或其他 Header),进行哈希计算,将请求分配到哈希值对应的服务器。假设 Server A 和 Server B,参数 "foo" 的哈希值指向 Server A,参数 "bar" 的哈希值指向 Server B,则 "foo" 请求总是流向 Server A,"bar" 请求总是流向 Server B。
特点:适应服务器节点变动,减少请求的重新分配,适合缓存敏感的场景。
配置示例(需要第三方模块如 ngx_http_upstream_hash_module
):
upstream backend {
hash $request_uri consistent;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
二、Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离实验
Nginx 服务器:192.168.44.10:8080
Tomcat服务器1:192.168.44.30:8080
Tomcat服务器2:192.168.44.40:8080
1.实验占用内存,内存最好4G以上
2.关闭所有实验机器的防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
3.配置nginx服务器
3.1安装所需开发包和编译环境、编译器
yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make
3.2创建程序用户,便于准确控制访问
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
3.3编译安装nginx
cd /opt
tar zxvf nginx-1.20.2.tar.gz -C /opt/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-file-aio --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module --with-stream --with-http_ssl_module
make && make install
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service
------------------------------------------------------------------------------------------------------
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-file-aio \ #启用文件修改支持
--with-http_stub_status_module \ #启用状态统计
--with-http_gzip_static_module \ #启用 gzip静态压缩
--with-http_flv_module \ #启用 flv模块,提供对 flv 视频的伪流支持
--with-http_ssl_module #启用 SSL模块,提供SSL加密功能
--with-stream #启用 stream模块,提供4层调度
4.部署2台Tomcat 应用服务器
systemctl stop firewalld
setenforce 0
tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/
vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH
source /etc/profile
tar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gz
mv /opt/apache-tomcat-8.5.16/ /usr/local/tomcat
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
netstat -ntap | grep 8080
3.动静分离配置
Tomcat server 配置
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title> #指定为 test1 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>
cd /usr/local/tomcat/conf/
cp server.xml{,_bak}
vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#由于主机名 name 配置都为 localhost,需要删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">
</Context>
</Host>
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
4.Nginx server 配置
echo '<html><body><h1>这是静态页面</h1></body></html>' > /usr/local/nginx/html/index.html
mkdir /usr/local/nginx/html/img
#放入图片
cd /usr/local/nginx/html/img
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
http {
......
#gzip on;
#配置负载均衡的服务器列表,weight参数表示权重,权重越高,被分配到的概率越大
upstream tomcat_server {
server 192.168.44.30:8080 weight=1;
server 192.168.44.40:8080 weight=1;
}
server {
listen 80;
server_name www.kgc.com;
charset utf-8;
#access_log logs/host.access.log main;
#配置Nginx处理动态页面请求,将 .jsp文件请求转发到Tomcat 服务器处理
location ~ .*\.jsp$ {
proxy_pass http://tomcat_server;
proxy_set_header HOST $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
#配置Nginx处理静态图片请求
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {
root /usr/local/nginx/html/img;
expires 10d;
}
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
......
}
......
}
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
proxy_pass http://tomcat_server;
##它告诉 Nginx 将该位置匹配到的请求转发到指定的后端服务器
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
##将原始请求中的客户端IP地址存储在X-Real-IP请求头中,然后将这个请求头发送到后端服务器。
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
##将原始请求中的客户端 IP 地址添加到 X-Forwarded-For 请求头中,并将这个请求头发送到后端服务器。
三、Nginx四层代理配置
Nginx 四层代理配置
./configure --with-stream
和http同等级:所以一般只在http上面一段设置,
stream {
upstream appserver {
server 192.168.80.100:8080 weight=1;
server 192.168.80.101:8080 weight=1;
server 192.168.80.101:8081 weight=1;
}
server {
listen 8080;
proxy_pass appserver;
}
}
http {
......
}