淺談Nginx七層反向代理和負載均衡

發布時間：2020-08-22 17:02:12 來源：腳本之家閱讀：132 作者：君醉欄目：服務器

1.介紹

1.1 Nginx不僅是一個出色的web軟件，其七層代理和負載均衡也是相當出色。Nginx做前端代理，當用戶請求服務時，可以根據url進行判斷，然后分配到不同的后臺webserver上。

1.2 Nginx的負載均衡實現原理：首先在http模塊中配置使用upstream模塊定義后臺的web server的池子，名為proxy-web，在池子中我們可以添加多臺后臺webserver，其中狀態檢查、調度算法都是在池子中配置；然后在serverr模塊中定義虛擬主機，但是這個虛擬主機不指定自己的web目錄站點，它將使用location匹配url然后轉發到上面定義好的web池子中，最后根據調度策略再轉發到后臺web server上

2.負載均衡配置項的介紹

2.1 upstream調度算法介紹

（1）rr輪詢（默認）

按照請求順序分配到每個RS，和lvs中的rr算法一樣，如果RS宕機，會自動剔除，默認情況下只檢測80端口，如果RS報402、403、503、504錯誤，會直接返回給客戶端。

（2）weight（權重）

在rr的基礎上再加上權重（默認是rr+weight），權重輪詢和訪問成正比，值越大分配的越多，可以根據服務器的配置設置權重，可以解決服務器性能不均進行請求分配的問題

（3）ip_hash

解決動態網頁session共享問題

每個訪問請求按照IP地址的hash值進行分配，ip的hash值只要相同就會被分配到同一臺服務器上（lvs負載均衡的-p參數，keepalived配置里的persistence_timeout 50）,該調度算法可以解決動態網頁session共享問題，但有時會導致請求分配不均，

提示：由于國內用的都是nat模式，所以hash不適合使用

ip_hash不能和其他的算法一塊使用，即不能使weight或backup

（4）fair（第三方）

按照后端服務器的響應時間來配置，響應時間短的優先分配，比上面的都更智能，此種算法可以按照頁面大小和加載時間長短智能的進行負載均衡，nginx本身不支持fair，需要下載nginx的upstrea_fair模塊

（5）url_hash（第三方）

主要應用于緩存服務器上

按照訪問的url來分配請求，讓相同的url定向到同一個服務器，后端服務器為緩存服務器的時候效果更顯著，在upstream中加入hash語句，server語句中不能寫入weight等其他的參數，hash_method是使用的hash算法。

缺點：如果有一臺機器宕機了，那就苦了，consistent_hash可以解決這個問題

可以提高后端緩存服務器的效率，nginx本身不支持url_hash的，需要下載hash軟件

（6）least_conn

最少連接數，哪個連接少就分配到哪臺設備

（7）consistent_hash

一致性算法

2.2 upstream健康檢查配置介紹

upstream proxy_nginx {

        server 192.168.0.254 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s ;

        server 192.168.0.253 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=10s;

              server 192.168.0.252 backup；

              server 192.168.0.251 down；

    }

server 192.168.0.254 : 后臺RS，可以是域名或IP，默認是80端口，也可加上:80指定

wight = 1 權重比默認是1

max_fails=2 健康檢查的最大失敗次數，超過此次數表示該RS不可用，默認是1，0表示禁止失敗嘗試。生產環境一般設置2~3次

fail_timeout=10s 失敗的超時時間，默認是10s

backup 熱備配置，當前面的RS全部不可用時自動啟動

down 表示該服務永遠不可用

注意：max_fails設置的越低用戶體驗越好，但是設置低了也有個缺點，就是proxy可能會誤判RS的狀態，而且RS越少誤判的幾率越大，誤判會對業務產生巨大影響，當RS的數量比較少時建議將該值設置的大點。

2.3 location指令的用法介紹

Location主要用來匹配url，如：http://www.beyond.com/nice，在這里對于location來說www.beyond.com是域名，/nice才是url。

對于url的匹配，可以使用字符串或者正則表達式，但如果是正則表達式，必須指定前綴，location指令來匹配不同的url，匹配成功后應用不同的配置

語法：location [=|~|~*|^~|@]/url {…..}

[=]精確匹配，如果找到匹配等號的內容，立即停止搜索，并立即處理請求（優先級最高）

[~] 表示匹配正則表達式，區分大小寫

[^~]只匹配字符串，不匹配正則表達式，主要用來匹配目錄

[~*]表示匹配正則表達式，不區分大小寫

[@]指定一個命名的location，一般只應用于內部重定向請求，location @name {···}

示例：

worker_processes 1;

events {
  worker_connections 1024;
}

http {
  include    mime.types;
  default_type application/octet-stream;
  sendfile    on;
  keepalive_timeout 65;
  server {
    listen    80;
    server_name www.beyond.com;

#No.1

    location / {
        return 502;
    }

#No.3
    location ~* \.jpg$ {
        return 403;
    }

#No.4
    location ^~ /a/ {
        return 402;
    }

#No.5
    location /a/1.jpg {
        return 401;
    }

#No.6
    location = /a/.jpg {
        return 400;
    }
}
}

小結：

匹配順序：

1）優先先匹配普通url，但是匹配完之后會繼續匹配正則

內部匹配規則為最大匹配前綴，即location /data/123 {} 要比 location /data {} 優先，和location的位置順序沒關系。匹配完之后會用最大匹配前綴繼續去匹配下面的正則匹配

2）正則匹配，

正則匹配跟位置順序無關，但是和邏輯順序有關，會以最大匹配為準（越精確越優先）

3）location的執行邏輯基本上跟順序沒有關系；但是針對正則匹配的方式，匹配上第一個url，就不在繼續匹配后面的url；

這種情況，如果匹配上普通localtion，沒有正則匹配，則使用普通匹配；如果既有普通location的最大前綴匹配，也有正則匹配，則正則匹配覆蓋最大前綴匹配。

4）匹配完“普通 location ”后，有的時候需要繼續匹配“正則 location ”，有的時候則不需要繼續匹配“正則 location ”。

兩種情況下，不需要繼續匹配正則 location ：(1) 當普通 location 前面指定了“ ^~ ”，特別告訴 Nginx 本條普通 location 一旦匹配上，則不需要繼續正則匹配；(2) 當普通location 恰好嚴格匹配上，不是最大前綴匹配，則不再繼續匹配正則。

2.4 proxy模塊的介紹

Nginx轉發模塊是ngx_http_proxy_module,默認安裝，可以直接使用

Proxy_pass此指令用于轉發location匹配到的url到serve池子中。

語法：proxy_pass URL;

注意：使用該指令時需注意URL中是否包含URI。，如果URL中不包含URI，nginx將不會改變原地址的uri，如果包含uri，將使用新的uri代替原來的uri。

如：

location /test {
#1 proxy_pass http://1.1.1.1;
#2 proxy_pass http://1.1.1.1/tmp;
}

如果使用1的話，原來的url將不會改變，代理后是http://1.1.1.1/test

如果使用2的話，原來的url將會變為http://1.1.1.1/tmp

所以在配置的時候需要注意url末尾是否加“/”的問題

參數：

proxy_ignore_client_abort on|off用于設置客戶端中斷網絡請求時，nginx是否中斷對被代理服務器的請求，默認為off，中斷

proxy_headers_hash_max_size size 設置http報文頭的哈希表的大小，默認為512

proxy_headers_hash_bucket_size size 設置申請存放http報文頭的哈希表容量的單位大小，默認為64字符

client_body_buffer_size 客戶端請求緩存大小，可以理解為先保存本地在傳給用戶

proxy_connect_timeout time 與RS鏈接超時的時間，默認為60s

proxy_send_timeout time RS回傳數據的時間，必須在這個時間段內傳完，否則斷開連接

proxy_read_timeout time 等待RS響應的時間，標明連接已經成功，正在排隊

proxy_buffering on|off 是否開啟proxy buffer 默認為on

proxy_buffer_size 緩存區大小，默認等于指令proxy_buffers設置的大小默認為4K或8K

proxy_buffers number size 緩沖區的數量和大小，從RS獲取的響應信息會放置到緩沖區，默認為8 4K|8K

proxy_busy_buffers_size 系統很忙時可以使用的proxy_buffers大小，官方推薦的大小是proxy_buffers的兩倍，默認為8K或16K

proxy_temp_path path [level1[level2]] 指定磁盤上的一個文件路徑，用于臨時存放代理服務器的大體積響應數據，如果buffer已經裝滿，但是響應數據仍然沒有被nginx完全接收，響應數據就會被臨時存放到該文件中

proxy_max_temp_file_size 用于配置所有臨時文件的總體積大小

proxy_temp_file_write_size 用于配置同時寫入緩存臨時文件的數據量大小
proxy_set_header host $host 當RS有多個虛擬主機的時候需要逐個指定

proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr 開啟負載均衡器轉發真實客戶的IP地址給RS.

注意：

“proxy_set_header”當我們的RS有多個虛擬主機（相同的ip，相同的端口）的時候如www、bbs、blog，代理服務器怎么知道將請求發到哪呢，這個時候nginx代理就會查找proxy_set_header參數，將請求發送到相應域名的虛擬主機上。

3.nginx負載均衡配置案例

1.有三個域名：www.beyond.com bbs.beyond.com film.beyond.com，四臺webserver負責提供服務

2.有一個mailserver和cloud server在一臺服務器上

規劃：

web1 192.168.254.251 BBS、film

web2 192.168.254.252 BBS、film

web3 192.168.254.253 BBS、film

web4 192.168.254.254 www，負載均衡器

web5 192.168.254.250 mail cloud

說明：web4是負載均衡器，同時也負責解析www站點。web1、web2、web3負責解析bbs和film站點。Mail和cloud在同一臺設備上，也是web站點

Nginx的安裝略了，有需要的可以看此教程 https://www.jb51.net/article/128758.htm

現在列出web4的nginx的配置文件供參考

nginx.conf：
user nginx;
worker_processes 4;
error_log logs/error.log;
pid    logs/nginx.pid;

events {

  use epoll ;

    worker_connections 1024;

http {

   include    mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   server_tokens off;

   sendfile    on;

   tcp_nopush    on;

   keepalive_timeout 65;

   fastcgi_connect_timeout 300;

   fastcgi_send_timeout  300;

   fastcgi_read_timeout  300;

   client_header_buffer_size   32k;

   large_client_header_buffers 4 128k;

   client_max_body_size 10m;

   gzip on;

   gzip_min_length 1k;

   gzip_buffers   4 8k;

   gzip_http_version 1.1;

   gzip_comp_level 6;

   gzip_vary on;

   gzip_types    text/javascript text/plain application/x-javascript text/css application/xml;

  log_format main ' $http_host $http_x_forwarded_for ${request_time}s [$time_local] "$request" $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $remote_addr';

    include vhosts/*.conf;         #每個虛擬主機一個配置文件

    include upstream.conf;            #存放web的后臺server

     fastcgi_intercept_errors on;

}

Vhosts/{bbs,film,www,cloud,mail}.conf：

 server {

    listen    80;

    server_name bbs.beyond.com;

    index index.php;

    location / {

    proxy_pass http://web;

    proxy_set_header host $host;

    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

    client_body_buffer_size  4K;

    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;

}
  }

 server {

    listen    80;

    server_name cloud.beyond.com;

    index index.php;

    location / {

    proxy_pass http://192.168.254.250:8000;

    proxy_set_header host $host;

    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

    client_body_buffer_size  4K;

    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;
}
  }

 server {

    listen    80;

    server_name film.beyond.com;

    index index.php;

    location / {

    proxy_pass http://web;

    proxy_set_header host $host;

    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

    client_body_buffer_size  4K;

    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;

}
  }

 server {

    listen    80;

    server_name mail.beyond.com;

    index index.php;

    location / {

    proxy_pass http://192.168.254.250:80;

    proxy_set_header host $host;

    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

    client_body_buffer_size  4K;

    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;
}

  }

 server {

    listen    80;

    server_name monitor.beyond.com;

    index index.php;

    location / {

    proxy_pass http://192.168.254.220;

    proxy_set_header host $host;

    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

    client_body_buffer_size  4K;

    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;

 

}

  }

 server {

    listen    80;

    server_name www.beyond.com;

    root /usr/local/nginx/html/www;

    index index.html;

    access_log logs/current/www.beyond.com-access.log main;

    error_log logs/current/www.beyond.com-error.log;

     error_page  500 501 502 503 504 /error/5-error.html;  

    error_page 400 403 404 405 408 410 411 412 413 414 415 /error/4-error.html;

 

    location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf)$ {

        expires 30d;

    }

 

    location ~.*\.(js|css|javascript|fluash)$ {

        expires 24h;

    }

    location /error {

    root /usr/local/nginx/logs/error;

    }

 

  }

注意每個server是一個.conf的文件

upstream.conf文件：

upstream web {

server 192.168.254.253 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s ;

server 192.168.254.252 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s ;

server 192.168.254.251 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s ;

}

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。

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