nginx七层负载均衡配置详解

一、负载均衡介绍

1)四层负载均衡

所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡

四层负载均衡,是指OSI七层模型中的传输层,传输层已经支持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。

2)七层负载均衡

七层是基于URL等应用层信息的负载均衡

七层负载均衡是在应用层,它可以完成很多应用方面的协议请求

3)四层与七层区别

        四层负载均衡数据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,七层负载均衡效率没有四层负载均衡高。

         四层负载均衡可以用来解决七层负载均衡端口限制问题(七层负载均衡最大使用65535个端口号)

        但是四层不支持协议的转发(http,https,DNS等)只支持IP,不识别域名。

        七层负载均衡更贴近于服务,如HTTP协议就是七层协议

        支持很多功能,比如支持http信息的改写、头部信息的改写、安全应用规则控制、URL匹配规则控制、以及转发、rewrite等一些规则,在应用层的服务里面可以做的内容更多。

二、nginx下载安装

1、下载nginx源码包

nginx网站域名:http://nginx.org/

nginx七层负载均衡配置详解_第1张图片

[root@server1 ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz
 
[root@server1 ~]# ls
nginx-1.20.2.tar.gz
 
[root@server1 ~]# tar -zxf nginx-1.20.2.tar.gz 
[root@server1 ~]# ls
nginx-1.20.2  nginx-1.20.2.tar.gz

2、安装并启用

[root@server1 ~]# cd nginx-1.20.2
[root@server1 nginx-1.20.2]# ls
auto  CHANGES  CHANGES.ru  conf  configure  contrib  html  LICENSE  man  README  src
 
[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure --help #可以看到可用参数
 
[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module  --prefix=/usr/local/nginx
【注:此命令是安装一些模块,此命令必须在nginx源码目录下执行】

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解决:

yum install -y gcc

继续编译

解决:

yum install -y pcre-devel 

编译成功

nginx七层负载均衡配置详解_第5张图片

此时生成了文件Makefile,此文件会指导我们进行make(将源码编译成本系统可以用的可执行程序)

make完成后,会在该目录下的objs/nginx下生成nginx执行程序,再进行make install 

nginx七层负载均衡配置详解_第6张图片

完成后所有编译好的nginx程序都在指定的路径 /usr/local/nginx下,做一个软连接链接到/usr/local/bin下

[root@server1 ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/bin/  ##建立软连接
[root@server1 ~]# which nginx
/usr/local/bin/nginx

检测语法正确后启动nginx

[root@server1 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t   ##查看语法是否有误
[root@server1 ~]# nginx                            ##启动nginx
[root@server1 ~]# nginx -s reload                  ##重新加载nginx
[root@server1 ~]# nginx -s stop                    ##停掉nginx

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访问http://172.25.254.1

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注意:不能多次启动nginx,每次启动完成后要用nginx -s stop 关闭nginx,因为80端口不能被多次占用

三、nginx七层负载均衡配置

/usr/local/bin/nginx/nginx.conf 为nginx的主配置文件

real server设置:

开启server2、server3虚拟机做负载均衡后端服务器

[root@server2 ~]# systemctl start httpd
echo server2 > /var/www/html/index.html
[root@server3 ~]# systemctl start httpd
echo server3 > /var/www/html/index.html

nginx配置:

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补:

可以加权重

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也可以更换负载均衡算法

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如要升级real server,手动下线

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自己写一个模块:

修改配置文件后:

[root@server1 ~]# nginx -t
[root@server2 ~]# nginx -s reload

客户端设置:

[root@westos_student72 westos]# vim /etc/hosts
172.25.254.1 server1  www.westos.org

测试:

[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server2
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server3
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server2
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server3
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server2
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server3

关闭server2的httpd服务:

[root@westos_student72 westos]# for i in {1..10}; do curl www.westos.org;done
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3

nginx不再对server2进行调度,说明nginx对后端自带健康检测。

若此时再把server3挂掉:

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系统报错,没有可用后端 ,此时我们可以这样设置:

nginx七层负载均衡配置详解_第14张图片

四、nginx扩充调度算法(sticky)

ip_hash调度算法比较符合客户使用习惯,算法为了保证连接稳定根据客户端ip进行负载均衡,相同客户端IP访问时,会访问到同一服务端,一个sever对一个IP。

ip_hash算法缺陷在于:客户端发送请求到nginx服务器,再由nginx服务器到后端RS,后端RS再返回到nginx服务器再返回客户端,所以后端RS不知道是谁访问了自己。

改进:可以用Sticky cookie来实现,类似于浏览器的cookie。客户端发送请求时,后端RS返回信息时会将session信息传回客户端,客户端存到浏览器中,这是RS分配给每一个客户端的,以后每次请求RS就通过这个cookie来判断是哪个客户端。

nginx七层负载均衡配置详解_第15张图片

开源文档中显示此功能只有Nginx Plus才有,此时我们就要先扩充一下我们的调度算法:加上sticky模块重新编译。

1.下载扩展包

扩展包名字:nginx-goodies-nginx-sticky-module-ng-08a395c66e42.zip

下载扩展包,安装解压工具并解压

2.编译前做一些优化:

1、关闭gcc的debug模式,这样编译出的二进制程序会更小

[root@server1 nginx-1.20.2]# vim auto/cc/gcc

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2、关闭版本显示

[root@server1 nginx-1.20.2]# vim src/core/nginx.h

nginx七层负载均衡配置详解_第17张图片

3.重新编译

由于nginx是静态编译,所以每次增加新功能时都需要重新编译,而且要加载之前的所有参数

[root@server1 nginx-1.20.2]# cd nginx-1.20.2
[root@server1 nginx-1.20.2]# nginx -s stop ##编译前停掉nginx
[root@server1 nginx-1.20.2]# make clean  ##清除原来编译的内容
 
[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/root/nginx-goodies-nginx-sticky-module-ng-08a395c66e42

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编译make

[root@server1 nginx-1.20.2]# make

注意不要进行make install安装,因为软件已经安装过,现在直是去更新,执行make install 会进行覆盖安装

覆盖原二进制程序

[root@server5 nginx-1.20.2]# cd objs/
[root@server5 objs]# ls
[root@server5 objs]# du -h nginx
[root@server5 objs]# cp nginx /usr/local/nginx/sbin/
cp: overwrite ‘/usr/local/nginx/sbin/nginx'? y
[root@server5 objs]# cd /usr/local/nginx/sbin/
[root@server5 sbin]# ls
nginx
[root@server5 sbin]# du -h nginx 
936K	nginx

测试:

此时nginx就有了sticky的cookie功能

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  检测语法没问题后启动nginx:

 用浏览器访问才能看见效果,因为cookie只能存在于浏览器

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此时我们发现用浏览器访问只能访问到server2,而用curl压测是负载均衡的。因为浏览器缓存了cookie值,cookie值不变,后端响应的RS也不会变。

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