Nginx 负载均衡和缓存配置

Nginx 负载均衡配置

1. 基础配置

在 Nginx 中，负载均衡主要通过 upstream 模块实现，结合反向代理将请求分发到多个后端服务器。以下是一个基础配置示例：

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http {
    upstream backend_servers {
        server 192.168.1.10:8080;
        server 192.168.1.11:8080;
        server 192.168.1.12:8080;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            proxy_pass http://backend_servers;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }
}

upstream backend_servers：定义了一个后端服务器组，名称为 backend_servers。
server：指定后端服务器的 IP 地址和端口。
proxy_pass：将请求转发到 upstream 定义的服务器组。
proxy_set_header：设置 HTTP 头，以便后端服务器可以获取请求的相关信息。

2. 负载均衡策略

Nginx 支持多种负载均衡策略：

轮询（默认）：依次将请求分发到每个后端服务器。

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upstream backend {
    server 192.168.1.101;
    server 192.168.1.102;
    server 192.168.1.103;
}

加权轮询：为每个服务器分配不同的权重，权重越高，分配到的请求越多。

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upstream backend {
    server 192.168.1.101 weight=3;
    server 192.168.1.102 weight=2;
    server 192.168.1.103 weight=1;
}

IP 哈希：根据客户端的 IP 地址将请求分发到固定的后端服务器，适用于需要会话保持的场景。
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```
upstream backend {
    ip_hash;
    server 192.168.1.101;
    server 192.168.1.102;
    server 192.168.1.103;
}
```
最少连接：将请求分发到当前连接数最少的服务器，适用于处理时间较长的请求。
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```
upstream backend {
    least_conn;
    server 192.168.1.101;
    server 192.168.1.102;
    server 192.168.1.103;
}
```

3. 高级配置

健康检查：可以配置健康检查，自动移除不健康的服务器。

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upstream backend {
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;

    health_check interval=10s fails=3 passes=2 uri=/health port=8080;
}

备用服务器：可以指定备用服务器，当主服务器不可用时自动切换。
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```
upstream backend {
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080 backup;
}
```

Nginx 缓存配置

1. 代理缓存

代理缓存是 Nginx 缓存后端服务器响应的一种方式，适用于动态内容的缓存。

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http {
    proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g;

    server {
        location /dynamic/ {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_cache my_cache;
            proxy_cache_valid 200 302 10m;
            proxy_cache_valid 404 1m;
            proxy_cache_use_stale error timeout http_500 http_502 http_503;
        }
    }
}

proxy_cache_path：定义缓存的存储路径、层级结构、缓存区域名称、最大缓存大小等。
proxy_cache：指定使用哪个缓存区域。
proxy_cache_valid：设置不同响应状态码的缓存有效期。
proxy_cache_use_stale：在某些情况下使用过期的缓存，如后端服务器错误或超时。

2. 静态资源缓存

对于静态资源，可以直接设置浏览器缓存时间，减轻服务器压力。

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location ~* \.(jpg|png|gif)$ {
    root /var/www/images;
    expires 30d;
}

expires：设置浏览器缓存时间，单位可以是秒、分钟、小时、天等。

3. 高级缓存配置

Vary 响应头：根据请求的某些头部字段来缓存不同版本的资源
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```
proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache Vary;
```
连接和响应缓冲：优化连接和响应的缓冲设置
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```
proxy_buffers 8 4k;
proxy_buffer_size 8k;
proxy_busy_buffers_size 16k;
```
SSL 缓存：如果使用 SSL，配置 SSL 会话缓存。
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```
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
```

缓存最佳实践

合理设置缓存时间：根据资源更新频率设置合适的缓存时间。
监控缓存命中率：定期检查缓存命中率，评估缓存策略的有效性。
使用 CDN：利用 CDN 缓存静态资源，减轻服务器压力。
缓存预热：部署新版本时，预先加载缓存，避免缓存穿透。
安全性：确保缓存内容的安全性，避免敏感信息泄露。

通过合理配置 Nginx 的负载均衡和缓存功能，可以显著提升 Web 应用的性能和可靠性。