死磕nginx系列--使用nginx做负载均衡

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使用nginx做负载均衡的两大模块：

  • upstream 定义负载节点池。
  • location 模块 进行URL匹配。
  • proxy模块 发送请求给upstream定义的节点池。

相关功能模块讲解

upstream模块解读

nginx 的负载均衡功能依赖于 ngx_http_upstream_module模块，所支持的代理方式有 proxy_pass(一般用于反向代理),fastcgi_pass(一般用于和动态程序交互),memcached_pass,proxy_next_upstream,fastcgi_next_pass,memcached_next_pass 。

upstream 模块应该放于http{}标签内。

模块写法：

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upstream backend {
    ip_hash;
    server backend1.example.com       weight=5;
    server backend2.example.com:8080;
    server backup1.example.com:8080   backup;
    server backup2.example.com:8080   backup;
}

实例一：

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upstream dynamic {
    zone upstream_dynamic 64k;

    server backend1.example.com      weight=5;
    server backend2.example.com:8080 fail_timeout=5s slow_start=30s;
    server 192.0.2.1                 max_fails=3;
    server backend3.example.com      resolve;

    server backup1.example.com:8080  backup;
    server backup2.example.com:8080  backup;
}

语法解释：
nginx默认支持四种调度算法

  • 轮询(rr),每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器故障，故障系统自动清除，使用户访问不受影响。
  • 轮询权值(weight),weight值越大，分配到的访问几率越高，主要用于后端每个服务器性能不均的情况。
  • ip_hash，每个请求按访问IP的hash结果分配，这样来自同一个IP的固定访问一个后端服务器，主要解决动态网站session共享的问题。
  • url_hash，按照访问的URL的hash结果来分配请求，是每个URL定向到同一个后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率，nginx本身不支持，如果想使用需要安装nginx的hash软件包。
  • fair，这个算法可以依据页面大小和加载时间长短智能的进行负载均衡，也就是根据后端服务器的响应时间来分配请求，相应时间短的优先分配，默认不支持，如果想使用需要安装upstream_fail模块。
  • least_conn 最少链接数，那个机器连接数少就分发。

server模块的写法 server IP 调度状态

server指令指定后端服务器IP地址和端口，同时还可以设定每个后端服务器在负载均衡调度中的状态。

  • down 表示当前的server暂时不参与负载均衡。
  • backup 预留的备份服务器，当其他所有的非backup服务器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因为这台集群的压力最小。
  • max_fails 允许请求失败的次数，默认是1，当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream模块定义的错误。0表示禁止失败尝试，企业场景：2-3.京东1次，蓝汛10次，根据业务需求去配置。
  • fail_timeout，在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。京东是3s，蓝汛是3s，根据业务需求配置。常规业务2-3秒合理。

例：如果max_fails是5，他就检测5次，如果五次都是502.那么，他就会根据fail_timeout 的值，等待10秒，再去检测。

server 如果接域名，需要内网有DNS服务器，或者在负载均衡器的hosts文件做域名解析。server后面还可以直接接IP或IP加端口。

location 模块解读

location作用：基于一个指令设置URI。
基本语法：

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Syntax:	location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { ... }
location @name { ... }
Default:	—
Context:	server, location
  • = 精确匹配，如果找到匹配=号的内容，立即停止搜索，并立即处理请求(优先级最高)
  • ~ 区分大小写
  • ~* 不区分大小写
  • ^~ 只匹配字符串，不匹配正则表达式
  • @ 指定一个命名的location，一般用于内部重定义请求，location @name {…}

官方的例子：

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location = / {
    [ configuration A ]
}
location / {
    [ configuration B ]
}
location /documents/ {
    [ configuration C ]
}
location ^~ /images/ {
    [ configuration D ]
}
location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
    [ configuration E ]
}

测试用的例子：

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location / {
           return 401;
        }
        location = / {
            return 402;
        }
        location /documents/ {
            return 403;
        }
        location ^~ /images/ {
            return 404;
        }
        location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
            return 500;
        }

测试结果（重点看）：

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[root@lb01 conf]# curl -I -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://10.0.0.7/
402
[root@lb01 conf]# curl -I -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://10.0.0.7/index.html
401
[root@lb01 conf]# curl -I -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://10.0.0.7/documents/document.html
403
[root@lb01 conf]# curl -I -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://10.0.0.7/images/1.gif
404
[root@lb01 conf]# curl -I -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://10.0.0.7/dddd/1.gif
500

结果总结：
匹配的优先顺序，=>^~（匹配固定字符串，忽略正则）> 完全相等>~*>空>/ 。

proxy_pass 模块解读

proxy_pass 指令属于ngx_http_proxy_module 模块，此模块可以将请求转发到另一台服务器。

写法：

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proxy_pass http://localhost:8000/uri/;

实例一：

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upstream blog_real_servers {
     server 10.0.0.9:80  weight=5;
     server 10.0.0.10:80  weight=10;
     server 10.0.0.19:82  weight=15;
}
server {
   listen       80;
   server_name  blog.etiantian.org;
   location / {
    proxy_pass http://blog_real_servers;
   proxy_set_header host $host;
   }
}
  • proxy_set_header：当后端Web服务器上也配置有多个虚拟主机时，需要用该Header来区分反向代理哪个主机名，proxy_set_header host $host;。
  • proxy_set_header X-Forwarded-For ：如果后端Web服务器上的程序需要获取用户IP，从该Header头获取。proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

配置后端服务器接收前端真实IP

配置如下：

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

rs_apache节点的httpd.conf配置

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LogFormat "\"%{X-Forwarded-For}i\" %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{U
ser-Agent}i\"" combined修改日志记录
apache
LogFormat "\"%{X-Forwarded-For}i\" %l %u %t \"%r\" %>s %b" common

proxy_pass相关的优化参数

  • client_max_body_size 10m; 允许客户端请求的最大的单个文件字节数

  • client_body_buffer_size 128k; 缓冲区代理缓冲用户端请求的最大字节数 可以理解为先保存到本地再传给用户

  • proxy_connect_timeout 600; 跟后端服务器连接的超时时间_发起握手等候响应超时时间

  • proxy_read_timeout 600; 连接成功后_等候后端服务器响应时间_其实已经进入后端的排队之中等候处理

  • proxy_send_timeout 600; 后端服务器回传数据时间,就是在规定时间之内后端服务器必须传完所有的数据

  • proxy_buffer_size 8k; 代理请求缓存区，这个缓存区间会保存用户的头信息以供Nginx进行规则处理,一般只要设置能保存下头信息即可

  • proxy_buffers 4 32k; 同上 告诉Nginx保存单个页面使用的空间大小，假设网页大小平均在32k以下的话。

  • proxy_busy_buffers_size 64k; 如果系统很忙的时候可以申请更大的proxy_buffers 官方推荐(proxy_buffers*2)

  • proxy_max_temp_file_size 1024m; 当 proxy_buffers 放不下后端服务器的响应内容时，会将一部分保存到硬盘的临时文件中，这个值用来设置最大临时文件大小，默认1024M，它与 proxy_cache 没有关系。大于这个值，将从upstream服务器传回。设置为0禁用。

  • proxy_temp_file_write_size 64k; proxy缓存临时文件的大小 proxy_temp_path（可以在编译的时候）指定写到哪那个目录。

一个完整的nginx实例

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[root@lb01 conf]# cat nginx.conf
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    #blog lb by oldboy at 201303
    upstream blog_real_servers {
   server   10.0.0.9:80 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=10s;
   server   10.0.0.10:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=20s;

    }
    server {
       listen       80;
       server_name  blog.etiantian.org;
       location / {
        proxy_pass http://blog_real_servers;
        include proxy.conf;
       }
    }
}
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[root@lb01 conf]# cat proxy.conf
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
        proxy_connect_timeout 90;
        proxy_send_timeout 90;
        proxy_read_timeout 90;
        proxy_buffer_size 4k;
        proxy_buffers 4 32k;
        proxy_busy_buffers_size 64k; proxy_temp_file_write_size 64k;

扩展补充

只允许使用GET,HEAD,POST方法去请求

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## Only allow these request methods ##
     if ($request_method !~ ^(GET|HEAD|POST)$ ) {
         return 444;
     }

实战

根据URI及location实现动静分离。

最终实现：

  1. /static/的URL都去访问10.0.0.9。
  2. /dynamic/的URL都去访问10.0.0.10。
  3. 图片这些静态文件去访问10.0.0.9。
  4. /upload/的URL都去访问10.0.0.10。
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[root@lb01 conf]# cat nginx.conf
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    #blog lb by oldboy at 201303

    upstream static_pools {
      server 10.0.0.9:80;
    }
    upstream dynamic_pools {
      server 10.0.0.10:80;
    }
     upstream upload_pools {
      server 10.0.0.9:80;
    }

    server {
       listen       80;
       server_name  blog.biglittleant.cn;

        location / {
        proxy_pass http://static_pools;
        include proxy.conf;
       }

       location /static/ {
        proxy_pass http://static_pools;
        include proxy.conf;
       }

        location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
         proxy_pass http://static_pools;
         include proxy.conf;
        }

       location /dynamic/ {
        proxy_pass http://dynamic_pools;
        include proxy.conf;
       }
       location /upload/ {
        proxy_pass http://upload_pools;
        include proxy.conf;
       }
    }
}

实现苹果手机和安卓手机访问不同的地址

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server {
       listen       80;
       server_name  blog.etiantian.org;
       location / {
        if ($http_user_agent ~* "android")
          {
            proxy_pass http://android_pools;
          }
        if ($http_user_agent ~* "iphone")
          {
            proxy_pass http://iphone_pools;
            }
        proxy_pass http://pc_pools;
        include extra/proxy.conf;
       }
        access_log off;
     }

参考文档

nginx-proxy_pass官网