基于四层的Nginx负载均衡

一.四层代理原理

在OSI七层模型中，从下往上分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
本文中所指的四层与七层分别为：
四层传输层的Tcp/Udp
七层应用层的Http

4层代理
用的是NAT技术。NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，请求进来的时候，nginx修改数据包里面的目标和源IP和端口，然后把数据包发向目标服务器，服务器处理完成后，nginx再做一次修改，返回给请求的客户端。

7层代理
需要读取并解析http请求内容，然后根据具体内容(url)然后转发到相应的服务器，转发的过程是：建立和目标机器的连接，然后转发请求，收到响应数据在转发给请求客户端。

简单来说，就是四层收到客户端请求后，不解析请求内容，直接修改包内的IP和端口进行转发；而七层需要解析包内的数据，判断是否需要转发，再进行转发
四层的转发效率比七层的效率高的多，但是仅支持TCP/UDP协议，不支持http协议或者https协议

二.配置Nginx实现四层均衡

在nginx 1.90版本后，新增stream模块，用于Tcp代理和负载均衡
基于上篇文章部署nginx+tomcat动静分离与负载均衡），进行nginx平滑升级添加stream模块

cd /opt/nginx-1.20.2/

./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_stub_status_module \
--with-stream

make
注：仅make
killall -3 nginx 停止服务

mv /usr/local/nginx/sbin/nginx   /usr/local/nginx/sbin/nginx.old
#移动原程序并更名，防止升级失败
cp objs/nginx  /usr/local/nginx/sbin/nginx 
#将新安装的文件复制到原程序下，并更名
重新启动服务
systemctl start nginx

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
stream {
        upstream server {
	server 192.168.48.13:8080 weight=1;
        server 192.168.48.13:8081 weight=1;
        server 192.168.48.11:8080 weight=1;
	}
	server {
        listen 8080;
        proxy_pass server
	}
}	

nginx -t 检测配置文件是否有误
重启服务
systemctl restart nginx

三.测试

输入网址192.169.48.10：8080进行访问
使用三台IP访问，测试服务器是否进行负载均衡

若使用一台机器访问，因为客户端与服务器是使用四层进行连接，需要经过三次握手与四次挥手才会进行连接与断开请求，所以在进行不断刷新时页面时没有任何变化的，打开三个页面，每过一段时间（服务器与客户端断开连接）进行一次刷新，此时会重新发起三次握手进行连接请求，此时页面会有变化，也就是服务器进行了四次均衡转发

四.总结

1.四层负载均衡仅能转发TCP/IP协议、UDP协议，通常用来转发端口
2.四层走的是linux内核态，七层走的是linux用户态
3.因四层代理是直接转发，不查看请求内容，也不进行过滤，所以不利于安全管理，在实际生产中，四层转发常在内网中使用；