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nginx 七层负载均衡

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[tcp]

nginx 七层负载均衡

nginx负载均衡概述

当我们的 Web 服务器直接面向用户，往往要承载大量并发请求，单台服务器难以负荷，我使用多台 Web 服务器组成集群，前端使用 Nginx 负载均衡，将请求分散的打到我们的后端服务器集群中，实现负载的分发。那么会大大提升系统的吞吐率、请求性能、高容灾

所以说当海量用户请求过来以后，它同样是请求调度节点，调度节点将用户的请求转发给后端对应的服务节点，服务节点处理完请求后在转发给调度节点，调度节点最后响应给用户节点。这样也能实现一个均衡的作用，那么 Nginx 则是一个典型的 SLB

负载均衡的叫法有很多：

负载均衡

负载

Load Balance

LB

公有云中叫法

SLB 阿里云负载均衡

QLB 青云负载均衡

CLB 腾讯云负载均衡

ULB ucloud负载均衡

常见的负载均衡的软件

Nginx

Haproxy

LVS

四层负载均衡

所谓四层负载均衡指的是 OSI 七层模型中的传输层，那么传输层 Nginx 已经能支持 TCP/IP 的控制，所以只需要对客户端的请求进行 TCP/IP 协议的包转发就可以实现负载均衡，那么它的好处是性能非常快、只需要底层进行应用处理，而不需要进行一些复杂的逻辑。

七层负载均衡

七层负载均衡它是在应用层，那么它可以完成很多应用方面的协议请求，比如我们说的 http 应用的负载均衡，它可以实现 http 信息的改写、头信息的改写、安全应用规则控制、 URL 匹配规则控制、以及转发、 rewrite 等等的规则，所以在应用层的服务里面，我们可以做的内容就更多，那么 Nginx 则是一个典型的七层负载均衡 SLB

区别

四层负载均衡数据包在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则是在最顶层进行分发、由此可以看出，七层负载均衡效率没有四负载均衡高。

但七层负载均衡更贴近于服务，如: http 协议就是七层协议，我们可以用 Nginx 可以作会话保持， URL 路径规则匹配、 head 头改写等等，这些是四层负载均衡无法实现的。

注意：四层负载均衡不识别域名，七层负载均衡识别域名

nginx负载均衡配置场景

Nginx要实现负载均衡需要用到 proxy_pass 代理模块配置.

Nginx负载均衡与 Nginx 代理不同地方在于， Nginx 的一个 location 仅能代理一台服务器，而 Nginx 负载均衡则是将客户端请求代理转发至一组 upstream 虚拟服务池.

准备环境

角色 外网****IP(NAT) 内网****IP(LAN) 主机名
LB01 eth0:10.0.0.5 eth1:172.16.1.5 lb01
web01 eth0:10.0.0.7 eth1:172.16.1.7 web01
web02 eth0:10.0.0.8 eth1:172.16.1.8 web02

在web01上配置nginx 

[root@web01 ~]# cd /etc/nginx/conf.d/

[root@web01 conf.d]# cat node.conf

server {

    listen 80;

    server_name node.drz.com;

    location / {

        root /node;

        index index.html;

    }

}

[root@web01 conf.d]# mkdir /node

[root@web01 conf.d]# echo "Web01..." > /node/index.html

[root@web01 conf.d]# systemctl restart nginx

在web02上配置nginx 

[root@web02 ~]# cd /etc/nginx/conf.d/

[root@web02 conf.d]# cat node.conf

server {

    listen 80;

    server_name node.drz.com;

    location / {

        root /node;

        index index.html;

    }

}

[root@web02 conf.d]# mkdir /node

[root@web02 conf.d]# echo "Web02..." > /node/index.html

[root@web02 conf.d]# systemctl restart nginx

在lb01上配置nginx负载均衡 

[root@lb01 ~]# cd /etc/nginx/conf.d/

[root@lb01 conf.d]# cat node_proxy.conf

upstream node {

    server 172.16.1.7:80;

    server 172.16.1.8:80;

}

server {

    listen 80;

    server_name node.drz.com;

    location / {

        proxy_pass http://node;

        include proxy_params;

    }

}

[root@lb01 conf.d]# systemctl restart nginx

准备Nginx负载均衡调度使用的proxy_params 

[root@Nginx ~]# vim /etc/nginx/proxy_params

proxy_set_header Host $http_host;

proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

proxy_connect_timeout 30;

proxy_send_timeout 60;

proxy_read_timeout 60;

proxy_buffering on;

proxy_buffer_size 32k;

proxy_buffers 4 128k;

打开浏览器测试：真确结果刷新web01/web02切换

解决 ：负载均衡的过程中，当一台机器的后端服务宕机了，不影响用户 

proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;

vim upstream.conf

upstream  node {

        server 172.16.1.7;

        server 172.16.1.8;

}

server {

        listen 80;

        server_name blog.drz.com;

    location / {

            proxy_pass http://node;

            proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;

            include proxy_params;

    }

}

nginx负载均衡的调度算法

调度算法 概述
轮询（rr） 按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器(默认)
weight（wrr） 加权轮询,weight值越大,分配到的访问几率越高
ip_hash 每个请求按访问IP的hash结果分配,这样来自同一IP的固定访问一个后端服务器
url_hash 按照访问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
least_conn 最少链接数,那个机器链接数少就分发 
upstream load_pass {

    server 10.0.0.7:80;

    server 10.0.0.8:80;

}

upstream load_pass {

    server 10.0.0.7:80 weight=5;

    server 10.0.0.8:80;

}

#如果客户端都走相同代理, 会导致某一台服务器连接过多

upstream load_pass {

    ip_hash;

    server 10.0.0.7:80 weight=5;

    server 10.0.0.8:80;

}

nginx后端的状态

端Web服务器在前端Nginx负载均衡调度中的状态

状态 概述
down 当前的server暂时不参与负载均衡
backup 预留的备份服务器
max_fails 允许请求失败的次数
fail_timeout 经过max_fails失败后, 服务暂停时间
max_conns 限制最大的接收连接数 
upstream load_pass {

    #不参与任何调度, 一般用于停机维护

    server 10.0.0.7:80 down;

}

upstream load_pass {

    server 10.0.0.7:80 down;

    server 10.0.0.8:80 backup;

    server 10.0.0.9:80 max_fails=1 fail_timeout=10s;

}

location  / {

    proxy_pass http://load_pass;

    include proxy_params;

}

upstream load_pass {

    server 10.0.0.7:80;

    server 10.0.0.8:80 max_fails=2 fail_timeout=10s;

}

upstream load_pass {

    server 10.0.0.7:80;

    server 10.0.0.8:80 max_conns=1;

}

Nginx负载均衡健康检查

在Nginx官方模块提供的模块中，没有对负载均衡后端节点的健康检查模块，但可以使用第三方模块。

nginx_upstream_check_module 来检测后端服务的健康状态。

第三方模块项目地址：TP

1.安装依赖包 

[root@lb02 ~]# yum install -y gcc glibc gcc-c++ pcre-devel openssl-devel patch

2.下载nginx源码包以及nginx_upstream_check模块第三方模块 

[root@lb02 ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.14.2.tar.gz

[root@lb02 ~]# wget https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/archive/master.zip

3.解压nginx源码包以及第三方模块 

[root@lb02 ~]# tar xf nginx-1.14.2.tar.gz

[root@lb02 ~]# unzip master.zip

4.进入nginx目录，打补丁(nginx的版本是1.14补丁就选择1.14的,p1代表在nginx目录，p0是不在nginx目录) 

[root@lb02 ~]# cd nginx-1.14.2/

[root@lb02 nginx-1.14.2]# patch -p1 <../nginx_upstream_check_module-master/check_1.14.0+.patch

./configure --prefix=/etc/nginx --sbin-path=/usr/sbin/nginx --modules-path=/usr/lib64/nginx/modules --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx.pid --lock-path=/var/run/nginx.lock --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp --user=nginx --group=nginx --with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-stream --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module --add-module=/root/nginx_upstream_check_module-master --with-cc-opt='-O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector-strong --param=ssp-buffer-size=4 -grecord-gcc-switches -m64 -mtune=generic -fPIC' --with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -pie'

[root@lb02 nginx-1.14.2]# make && make install

5.在已有的负载均衡上增加健康检查的功能 

[root@lb01 conf.d]# cat proxy_web.conf

upstream node {

    server 172.16.1.7:80 max_fails=2 fail_timeout=10s;

    server 172.16.1.8:80 max_fails=2 fail_timeout=10s;

    check interval=3000 rise=2 fall=3 timeout=1000 type=tcp;

    #interval  检测间隔时间，单位为毫秒

    #rise      表示请求2次正常，标记此后端的状态为up

    #fall      表示请求3次失败，标记此后端的状态为down

    #type      类型为tcp

    #timeout   超时时间，单位为毫秒

}

server {

    listen 80;

    server_name node.drz.com;

    location / {

        proxy_pass http://node;

        include proxy_params;

    }

    location /upstream_check {

        check_status;

    }

}

nginx负载均衡会话保持

在使用负载均衡的时候会遇到会话保持的问题，可通过如下方式进行解决。

1.使用nginx的 ip_hash ，根据客户端的IP，将请求分配到对应的IP上

2.基于服务端的 session 会话共享（NFS，MySQL，memcache，redis，file）

在解决负载均衡绘画问题，我们需要了解 session 和 cookie 的区别。

浏览器端存的是 cookie 每次浏览器发请求到服务端时，报文头是会自动添加 cookie 信息的。

服务端会查询用户的 cookie 作为key去存储里找对应的value(session)

同意域名下的网站的 cookie 都是一样的，所以无论几台服务器，无论请求分配到哪一台服务器上同一用户的 cookie 是不变的。也就是说 cookie 对应的 session 也是唯一的。所以，这里只要保证多台业务服务器访问同一个共享存储服务器（NFS，MySQL，memcache，redis，file）就行了。

1.web01上配置nginx 

[root@web01 conf.d]# cat php.conf

server {

    listen 80;

    server_name php.drz.com;

    root /code/phpMyAdmin-4.8.4-all-languages;

    location / {

        index index.php index.html;

    }

    location ~ \.php$ {

        fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;

        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;

        include fastcgi_params;

    }

}

[root@web01 conf.d]# systemctl restart nginx

2.安装phpmyadmin （web01和web02上都装） 

[root@web01 conf.d]# cd /code

[root@web01 code]# wget https://files.phpmyadmin.net/phpMyAdmin/4.8.4/phpMyAdmin-4.8.4-all-languages.zip

[root@web01 code]# unzip phpMyAdmin-4.8.4-all-languages.zip

3.配置phpmyadmin远程连接数据库 

[root@web01 code]# cd phpMyAdmin-4.8.4-all-languages/

[root@web01 phpMyAdmin-4.8.4-all-languages]# cp config.sample.inc.php config.inc.php

[root@web01 phpMyAdmin-4.8.4-all-languages]# vim config.inc.php

/* Server parameters */

$cfg['Servers'][$i]['host'] = '172.16.1.51';

4.配置授权 

chown -R www.www /var/lib/php/



[root@web01 phpMyAdmin-4.8.4-all-languages]# ll /var/lib/php/session/

总用量 4

-rw-------. 1 www www 2424 8月  21 18:41 sess_e96b27a6a628be47745a10a36e2fcd5a



5.将web01上配置好的phpmyadmin以及nginx的配置文件推送到web02主机上 

[root@web01 code]# scp -rp  phpMyAdmin-4.8.4-all-languages root@172.16.1.8:/code/

[root@web01 code]# scp /etc/nginx/conf.d/php.conf  root@172.16.1.8:/etc/nginx/conf.d/

6.在web02上重载Nginx服务 

[root@web02 code]# systemctl restart nginx

7.授权 

[root@web02 code]# chown -R www.www /var/lib/php/

8.接入负载均衡 

[root@lb01 conf.d]# vim proxy_php.com.conf

upstream php {

        server 172.16.1.7:80;

        server 172.16.1.8:80;

}

server {

        listen 80;

        server_name php.drz.com;

        location / {

                proxy_pass http://php;

                include proxy_params;

        }

}

[root@lb01 conf.d]# nginx -t

nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok

nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful

[root@lb01 conf.d]# systemctl restart nginx

使用负载均衡的轮询功能之后，会发现，如果将session保存在本地文件的话，永远都登录不上去。 drz.com

使用redis解决会话登录问题

1.安装redis内存数据库 

[root@db01 ~]# yum install redis -y

2.配置redis监听在172.16.1.0网段上 

[root@db01 ~]# sed  -i '/^bind/c bind 127.0.0.1 172.16.1.51' /etc/redis.conf

3.启动redis 

[root@db01 ~]# systemctl start redis

[root@db01 ~]# systemctl enable redis

4.php配置session连接redis 

#1.修改/etc/php.ini文件

[root@web ~]# vim /etc/php.ini

session.save_handler = redis

session.save_path = "tcp://172.16.1.51:6379"

;session.save_path = "tcp://172.16.1.51:6379?auth=123" #如果redis存在密码，则使用该方式

session.auto_start = 1

#2.注释php-fpm.d/www.conf里面的两条内容，否则session内容会一直写入/var/lib/php/session目录中

;php_value[session.save_handler] = files

;php_value[session.save_path]    = /var/lib/php/session

5.重启php-fpm 

[root@web01 code]# systemctl restart php-fpm

6.将web01上配置好的文件推送到web02 

[root@web01 code]# scp /etc/php.ini root@172.16.1.8:/etc/php.ini

[root@web01 code]# scp /etc/php-fpm.d/www.conf root@172.16.1.8:/etc/php-fpm.d/www.conf

5.上web02上重启php-fpm 

[root@web02 code]# systemctl restart php-fpm

6.redis查看数据 

[root@db01 redis]# redis-cli

127.0.0.1:6379> keys *

1) "PHPREDIS_SESSION:1365eaf0490be9315496cb7382965954"

cookie和session的区别

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