nginx系列之五： 负载均衡
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前言
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nginx系列之一：nginx入门
nginx系列之二：配置文件解读
nginx系列之三：日志配置
nginx系列之四：web服务器
nginx系列之五： 负载均衡
nginx系列之六：cache服务
nginx系列之七：限流配置
nginx系列之八：使用upsync模块实现负载均衡
转自：在此感谢原博主的整理分享
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。
一、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：
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;
}
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实例一：
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;
}
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语法解释：
1.1 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。
1.2 server模块的写法
server IP 调度状态
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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。
1.3 长连接 keepalive
upstream backend {
server backend2.example.com:8080;
server backup1.example.com:8080 backup;
keepalive 100;
}
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通过该指令配置了每个worker进程与上游服务器可缓存的空闲连接的最大数量。
当超出这个数量时，最近最少使用的连接将被关闭。keepalive指令不限制worker进程与上游服务器的总连接。
location / {
# 支持keep-alive
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Connection "";
proxy_pass http://backup;
}
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- 如果是http/1.0 需要配置发送"Connection: Keep-Alive" 请求头。
- 上游服务器不要忘记开启长连接支持。
连接池配置建议
- 总长连接数是"空闲连接池"+"释放连接池"的长连接总数。
- 首先，长连接配置不会限制worker进程可以打开的总连接数（超了的作为短连接）。另外连接池一定要根据场景合理进行设置。
- 空闲连接池太小，连接不够用，需要不断建连接。
- 空闲连接池太大，空闲连接太多，还没使用就超时。
- 建议只对小报文开启长连接。
二、location 模块解读
location作用：基于一个指令设置URI。
2.1 基本语法：
Syntax: location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { ... }
location @name { ... }
Default: —
Context: server, location
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=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 {…}
匹配是有优先级的，不是按照nginx的配置文件进行。
官方的例子：
location = / {
[ configuration A ]
}
location / {
[ configuration B ]
}
location /documents/ {
[ configuration C ]
}
location ^~ /images/ {
[ configuration D ]
}
location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
[ configuration E ]
}
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结论：
/匹配A。/index.html匹配B/documents/document.html匹配C/images/1.gif匹配D/documents/1.jpg匹配的是E。
2.1 测试用的例子：
location / {
return 401;
}
location = / {
return 402;
}
location /documents/ {
return 403;
}
location ^~ /images/ {
return 404;
}
location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
return 500;
}
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测试结果（重点看）：
[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
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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>/ 。
工作中尽量将’='放在前面
三、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：
proxy_pass http://localhost:8000/uri/;
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实例一：
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;
}
}
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- 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 $remote_addr;
3.1 配置后端服务器接收前端真实IP
配置如下：
log_format commonlog '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
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rs_apache节点的httpd.conf配置
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
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3.2 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。
四、健康检查
Nginx提供了health_check语句来提供负载（upstream）时的键康检查机制（注意：此语句需要设置在location上下文中）。
支持的参数有：
- interval=time：设置两次健康检查之间的间隔值，默认为5秒
- fails=number：设置将服务器视为不健康的连续检查次数，默认为1次
- passes=number：设置一个服务器被视为健康的连续检查次数，默认为1次
- uri=uri：定义健康检查的请求URI，默认为”/“
- match=name：指定匹配配置块的名字，用记测试响应是否通过健康检测。默认为测试返回状态码为2xx和3xx
一个简单的设置如下，将使用默认值：
location / {
proxy_pass http://backend;
health_check;
}
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对就应用，我们可以专门定义一个API用于健康检查：/api/health_check，并只返回HTTP状态码为200。并设置两次检查之间的间隔值为1秒。这样，health_check语句的配置如下：
health_check uri="/api/health_check" interval;
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匹配match的方法
http { server { ... location / { proxy_pass http://backend; health_check match=welcome; } }match welcome { status 200; header Content-Type = text/html; body ~ "Welcome to nginx!"; }
}
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match 例子举例
status 200;: status 等于 200status ! 500;: status 不是 500status 200 204;: status 是 200 或 204status ! 301 302;: status 不是301或302。status 200-399;: status 在 200 到 399之间。status ! 400-599;: status 不在 400 到 599之间。status 301-303 307;: status 是 301, 302, 303, 或 307。header Content-Type = text/html;: “Content-Type” 得值是 text/html。header Content-Type != text/html;: “Content-Type” 不是 text/html。header Connection ~ close;: “Connection” 包含 close。header Connection !~ close;: “Connection” 不包含 close。header Host;: 请求头包含 “Host”。header ! X-Accel-Redirect;: 请求头不包含 “X-Accel-Redirect”。body ~ "Welcome to nginx!";: body 包含 “Welcome to nginx!”。body !~ "Welcome to nginx!";: body 不包含 “Welcome to nginx!”。
五、一个完整的nginx实例
[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; } }
}
[root@lb01 conf]# cat proxy.conf
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
proxy_connect_timeout 90;
proxy_send_timeout 90;
proxy_read_timeout 90;
proxy_buffer_size 4k;
proxy_buffers 4 32k;
proxy_busy_buffers_size 64k; proxy_temp_file_write_size 64k;
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六、扩展补充
6.1 只允许使用GET,HEAD,POST方法去请求
## Only allow these request methods ##
if ($request_method !~ ^(GET|HEAD|POST)$ ) {
return 444;
}
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七、实战
7.1 根据URI及location实现动静分离。
最终实现：
- /static/的URL都去访问10.0.0.9。
- /dynamic/的URL都去访问10.0.0.10。
- 图片这些静态文件去访问10.0.0.9。
- /upload/的URL都去访问10.0.0.10。
[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 201303upstream 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; } }
}
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7.2 实现苹果手机和安卓手机访问不同的地址
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;
}
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参考文档
nginx-proxy_pass官网