Nginx代理gRPC反向代理和负载均衡配置

1. 前言

根据nginx官网信息，nginx从1.13.10开始原生支持gRPC，所以必须使用1.13.10以上的版本进行NGINX+gRPC框架的部署。

nginx作为老牌负载均衡软件对gRPC进行了支持，之前已经可以代理gRPC的TCP连接，新版本之后，还可以终止、检查和跟踪 gRPC 的方法调用：

1. 发布 gRPC 服务，然后使用 nginx应用 HTTP/2 TLS 加密、速率限制、基于 IP 的访问控制列表和日志记录；
2. 通过单个端点发布多个 gRPC 服务，使用 nginx检查并跟踪每个内部服务的调用；
3. 使用 Round Robin, Least Connections 或其他方法在集群分配调用，对 gRPC 服务集群进行负载均衡；

2. 编译安装nginx

安装环境： centos 7.3

2.1 安装步骤

注意：
如果不指定nginx安装路径--prefix=/opt/nginx，则默认安装路径为：/usr/local/nginx

nginx源码编译及安装步骤如下：

1. 从nginx官网上获取版本号不低于1.13.10的源码包（nginx-1.17.9.tar.gz），本文以1.17.9为例。
2. 解压nginx源码包nginx-1.17.9.tar.gz，得到nginx的源码；
3. 进入nginx源码目录中，执行如下命令：

   # 首先需要先安装nginx 编译所需的基本依赖：
   yum -y install gcc gcc-c++ make automake autoconf libtool pcre* zlib openssl openssl-devel
   
   # 编译和安装nginx
   ./configure --with-http_gzip_static_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-stream --with-http_v2_module
   make
   make install
   

   使用nginx反向代理和负载均衡grpc服务，以下模块是必须安装的：
   1. http_ssl
   2. http_v2

2.2 检验是否安装成功

执行以下命令，验证nginx是否安装成功。如下所示：显示nginx安装成功，安装的nginx版本号为1.17.9。

[root@ljj]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -v
nginx version: nginx/1.17.9

2.3 启动nginx

在nginx安装正常的情况下，执行以下操作构建nginx示例：

1. 进入到nginx的安装目录下，检查nginx配置文件是否正确：

   [root@ljj]# ./sbin/nginx -t
   nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
   nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
   

2. 如果配置文件检查正常，运行nginx程序：

   [root@ljj]# ./sbin/nginx
   

3. 检查nginx运行状态及端口占用情况：

   [root@ljj]# ps -ef|grep nginx
   root     27242     1  0 16:33 ?        00:00:00 nginx: master process ./sbin/nginx
   nobody   27243 27242  0 16:33 ?        00:00:00 nginx: worker process
   root     27251 20758  0 16:34 pts/6    00:00:00 grep --color=auto nginx
   [root@ljj]# 
   [root@ljj]# netstat -anpo|grep 80
   tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      27242/nginx: master  off (0.00/0/0)
   

   从上述结果能够看出，nginx运行状态正常，并且其监听的端口号为80（默认配置）。

4. 在远端机器上打开一个web网页，输入nginx服务的IP和端口号，测试nginx是否能够正常提供web服务。正常情况下，远端机器会显示如下的web页面：
   
   如果出现上图，说明NGINX的示例构建成功。

3. 配置反向代理和负载均衡

3.1 Nginx 负载均衡详解

首先给大家说下upstream这个配置的，这个配置是写一组被代理的服务器地址，然后配置负载均衡的算法。

upstream mysvr { 
    server 192.168.10.121:3333;
    server 192.168.10.122:3333;
}
server {
    ....
    location  ~*^.+$ {         
        proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表         
    }
}

3.2 Nginx内置负载均衡策略

1. 热备：如果你有2台服务器，当一台服务器发生事故时，才启用第二台服务器给提供服务。服务器处理请求的顺序：AAAAAA突然A挂啦，BBBBBBBBBBBBBB.....

   upstream mysvr { 
   	server 127.0.0.1:7878; 
   	server 192.168.10.121:3333 backup;  #热备     
   }
   

2. 轮询：nginx默认就是轮询其权重都默认为1，服务器处理请求的顺序：ABABABABAB....

   upstream mysvr { 
   	server 127.0.0.1:7878;
   	server 192.168.10.121:3333;       
   }
   

3. 加权轮询：跟据配置的权重的大小而分发给不同服务器不同数量的请求。如果不设置，则默认为1。下面服务器的请求顺序为：ABBABBABBABBABB....

   upstream mysvr { 
   	server 127.0.0.1:7878 weight=1;
   	server 192.168.10.121:3333 weight=2;
   }
   

4. ip_hash：nginx会让相同的客户端ip请求相同的服务器。

   upstream mysvr { 
   	server 127.0.0.1:7878; 
   	server 192.168.10.121:3333;
   	ip_hash;
   }
   

5. 关于nginx负载均衡配置的几个状态参数讲解。
   1- down：表示当前的server暂时不参与负载均衡。
   2- backup：预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。
   3- max_fails：允许请求失败的次数，默认为1。当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误。
   4- fail_timeout：在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。max_fails可以和fail_timeout一起使用。

   upstream mysvr { 
   	server 127.0.0.1:7878 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=2;
   	server 192.168.10.121:3333 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=1;    
   }
   

3.2 grpc反向代理和负载均衡配置实例

Nginx 使用 HTTP 服务器监听 gRPC 流量，并使用 grpc_pass 指令代理流量。 为 Nginx 创建以下代理配置，在端口 8089 上侦听未加密的 gRPC 流量并将请求转发到端口15080和15081上的服务器，默认采用轮询的负载均衡策略，所有8089端口上的请求会以轮询的方式分别发送给15080和15081上的服务。

nginx.conf配置文件修改如下：

upstream grpcservers {
    server 10.12.12.13:15080; # 后端 11800 地址
    server 10.12.12.14:15081; # 后端 11801 地址
}

server {
    listen 8089  http2;
 
    location / {
        grpc_pass grpc://grpcservers;
        error_page 502 = /error502grpc;
    }
 
    location = /error502grpc {
        internal;
        default_type application/grpc;
        add_header grpc-status 14;
        add_header grpc-message "unavailable";
        return 204;
    }
}

4. 参考：

1. https://juejin.im/post/5e196d3be51d451cad410f6e
2. https://www.cnblogs.com/huangweimin/articles/8512253.html
3. https://blog.csdn.net/liitdar/article/details/79803128
4. https://www.runoob.com/w3cnote/nginx-proxy-balancing.html