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不被嘲笑的梦想,是不值得去实现的

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死磕nginx系列--使用nginx做负载均衡

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>~*>>/

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