Nginx怎樣實現(xiàn)負(fù)載均衡

一、nginx介紹

nginx是一款高性能的http和反向代理服務(wù)器，也是一個imap/pop3/smtp服務(wù)器（電子郵件代理），最早開發(fā)這個產(chǎn)品的目的之一也是作為郵件代理服務(wù)器。因它的穩(wěn)定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統(tǒng)資源的消耗及其高并發(fā)性能強(qiáng)而廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)部署之中。而且nginx是基于事件驅(qū)動模型（epoll）實現(xiàn)的i/o多路復(fù)用，并通過異步、非阻塞的方式處理請求。在高連接并發(fā)的情況下，nginx是apache服務(wù)器不錯的替代品。而我們?yōu)槭裁匆x擇nginx呢？

二、Nginx特點

• 高并發(fā)、高性能；

• 高可靠（可以7*24小時不間斷運行）；

• 可擴(kuò)展性強(qiáng)（高度模塊化設(shè)計，添加模塊平穩(wěn)）；

• 作為 Web 服務(wù)器：相比 Apache，Nginx 使用更少的資源，支持更多的并發(fā)連接；

• 作為負(fù)載均衡服務(wù)器：可以進(jìn)行自定義配置，支持虛擬主機(jī)、支持URL重定向、支持網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等。

• Nginx 安裝非常的簡單，配置文件 非常簡潔（還能夠支持perl語法），Bugs少；

• 處理靜態(tài)文件，索引文件以及自動索引；

• 反向代理加速(無緩存)，簡單的負(fù)載均衡和容錯；

• 支持熱部署（可在不停止服務(wù)器的情況下升級nginx）。

這就是為什么要選擇Nginx的原因。而且Nginx的功能特點還不止這些，上面只是簡單列舉了幾點常見功能。

三、Nginx負(fù)載均衡

在我們實際生產(chǎn)中，一臺服務(wù)器的處理能力、存儲空間是有限的， 不要企圖去換更強(qiáng)大的服務(wù)器，對大型網(wǎng)站而言，不管多么強(qiáng)大的服務(wù)器，都滿足不了網(wǎng)站持續(xù)增長的業(yè)務(wù)需求。這種情況下，更恰當(dāng)?shù)淖龇ㄊ窃黾右慌_服務(wù)器來分擔(dān)原有服務(wù)器的訪問及存儲壓力。實際上這就是我們所謂的負(fù)載均衡，Nginx作為負(fù)載均衡服務(wù)器，它通過反向代理來對后端多臺服務(wù)器負(fù)載均衡。首先來說一下Nginx負(fù)載均衡策略及負(fù)載均衡算法。

3.1 認(rèn)識 upstream 模塊

upstream 這個模塊是寫一組被代理的服務(wù)器地址（即定義的后端服務(wù)器列表中選取一臺服務(wù)器接受用戶的請求 ），然后配置負(fù)載均衡的算法。 來看一下最基本的負(fù)載均衡實例：

upstream?test?{? ??????server?10.20.151.114:80; ??????server?10.20.151.115:80; } server?{ ??????.... ??????location?/?{????????? ?????????????proxy_pass??http://test;?????--請求轉(zhuǎn)向?test?定義的服務(wù)器列表????????? ??????}

3.2 Nginx負(fù)載均衡策略

（1）輪詢

最基本的配置方法，上面的例子就是輪詢的方式，它是upstream模塊默認(rèn)的負(fù)載均衡默認(rèn)策略。每個請求會按時間順序逐一分配到不同的后端服務(wù)器。

upstream?test?{? ??????server?10.20.151.114:80;?weight=1; ??????server?10.20.151.115:80;?weight=2; }

（2）ip_hash

每個請求按訪問IP的hash結(jié)果分配，同一個IP客戶端固定訪問一個后端服務(wù)器。可以保證來自同一ip的請求被打到固定的機(jī)器上，可以解決session問題。

upstream?test?{? 	??ip_hash;??--同一個IP客戶端固定訪問一個后端服務(wù)器 ??????server?10.20.151.114:80;?weight=1; ??????server?10.20.151.115:80;?weight=2; }

（3）url_hash

按訪問url的hash結(jié)果來分配請求，使每個url定向到同一個后端服務(wù)器。一旦緩存住了資源，再此收到請求，就可以從緩存中讀取。

upstream?test?{? 	??hash?$request_uri;??--實現(xiàn)每個url定向到同一個后端服務(wù)器 ??????server?10.20.151.114:80;?weight=1; ??????server?10.20.151.115:80;?weight=2; }

（4）least_conn

把請求轉(zhuǎn)發(fā)給連接數(shù)較少的后端服務(wù)器。輪詢算法是把請求平均的轉(zhuǎn)發(fā)給各個后端，使它們的負(fù)載大致相同；但是，有些請求占用的時間很長，會導(dǎo)致其所在的后端負(fù)載較高。這種情況下，least_conn這種方式就可以達(dá)到更好的負(fù)載均衡效果。

upstream?test?{? 	??least_conn;??--把請求轉(zhuǎn)發(fā)給連接數(shù)較少的后端服務(wù)器 ??????server?10.20.151.114:80;?weight=1; ??????server?10.20.151.115:80;?weight=2; }

（5）weight

權(quán)重方式，在輪詢策略的基礎(chǔ)上指定輪詢的幾率。

upstream?test?{? ??????server?10.20.151.114:80;?weight=1; ??????server?10.20.151.115:80;?weight=2;??--輪詢的幾率相對上一條要大 }

（6）fair

此種算法可以依據(jù)頁面大小和加載時間長短智能地進(jìn)行負(fù)載均衡，也就是根據(jù)后端服務(wù)器的響應(yīng)時間來分配請求，響應(yīng)時間短的優(yōu)先分配。

upstream?test?{? ??????server?10.20.151.114:80;?weight=1; ??????server?10.20.151.115:80;?weight=2; ??????fair;??--實現(xiàn)響應(yīng)時間短的優(yōu)先分配 }

nginx負(fù)載均衡配置狀態(tài)參數(shù)

• down：表示當(dāng)前的server暫時不參與負(fù)載均衡。

• backup：預(yù)留的備份機(jī)器。當(dāng)其他所有的非backup機(jī)器出現(xiàn)故障或者忙的時候，才會請求backup機(jī)器，因此這臺機(jī)器的壓力最輕。

• max_fails：允許請求失敗的次數(shù)，默認(rèn)為1。當(dāng)超過最大次數(shù)時，返回proxy_next_upstream 模塊定義的錯誤。

• fail_timeout：在經(jīng)歷了max_fails次失敗后，暫停服務(wù)的時間單位秒。max_fails可以和fail_timeout一起使用。

Nginx可分為二層、三層、四層、七層負(fù)載均衡。 所謂的二層就是基于MAC地址的負(fù)載均衡， 三層就是基于IP地址的負(fù)載均衡，四層就是基于IP+端口的負(fù)載均衡，七層就是基于URL等應(yīng)用層信息的負(fù)載均衡。因篇幅較長這里不再做具體的介紹，有興趣的可自行百度。這里以七層負(fù)載均衡來做實例。

3.3 Nginx負(fù)載均衡實例

環(huán)境準(zhǔn)備：準(zhǔn)備3臺Nginx服務(wù)器，一臺作為負(fù)載均衡服務(wù)器，其它兩臺作為后端服務(wù)器。

10.20.151.240 —-proxy_server（負(fù)載均衡服務(wù)器）

10.20.151.112 —-server1（后端服務(wù)器1）

10.20.151.113 —-server2（后端服務(wù)器2）

（1）負(fù)載均衡服務(wù)器配置

vim?/etc/nginx/nginx.conf????????--配置主配置文件 vim?/etc/nginx/conf.d/test.conf??--配置子配置文件

（2）后端服務(wù)器配置

vim?/usr/local/nginx/conf/nginx.conf????--修改配置文件 vim?/usr/local/nginx/html/index.html????--添加測試數(shù)據(jù)

（3）負(fù)載均衡測試

在瀏覽器端訪問http://10.20.151.240/，在實際生產(chǎn)中，這兩個頁面返回的結(jié)果是一樣的，這里是為了測試效果，所以返回了不同的內(nèi)容。而為什么刷新后又會返回不同結(jié)果呢？那是因為負(fù)載均衡默認(rèn)的均衡策略（或算法）是輪詢，所以每刷新一次就會從不同的后端服務(wù)器返回不同的請求結(jié)果，減輕單個后端服務(wù)器的訪問量，提升客戶端的訪問效率，從而達(dá)到負(fù)載均衡的效果。

當(dāng)我添加權(quán)重（weight）時

再次訪問http://10.20.151.240/

加權(quán)重和沒加權(quán)重有什么區(qū)別呢？在實際生產(chǎn)中，我們一般會將配置較高的服務(wù)器的權(quán)重設(shè)置高一點，其實就是客戶端在訪問時，權(quán)重較高的服務(wù)器會被多次請求，這樣能減輕配置較低的服務(wù)器的請求量，從而更好的實現(xiàn)負(fù)載均衡。

當(dāng)我添加backup狀態(tài)參數(shù)時

再次訪問http://10.20.151.240/

此時我故意停掉第一臺后端服務(wù)器，繼續(xù)訪問http://10.20.151.240/

當(dāng)我給113這臺后端服務(wù)器添加backup后，它就會作為熱備服務(wù)器，添加的主要目的就是當(dāng)我其他后端服務(wù)器都宕機(jī)的情況下，我的熱備服務(wù)器還能繼續(xù)提供同樣的服務(wù)（注意：在其他后端服務(wù)器還未宕機(jī)之前，該熱備服務(wù)器是不工作的）。因此負(fù)載均衡不僅能達(dá)到各個后端服務(wù)器負(fù)載的均衡，同時通過配置相關(guān)轉(zhuǎn)態(tài)參數(shù)還能保證客戶端請求時不造成服務(wù)器宕機(jī)的情況，保證了后端服務(wù)器的穩(wěn)定性。其他狀態(tài)參數(shù)這里我不再做演示（因為配置方式都一樣）。