Nginx(三)：反向代理负载均衡集群配置详解

概述：

    本篇主要总结Nginx实现反向代理和负载均衡功能相关模块的配置说明。主要使用到的模块如下：

ngx_http_proxy_module	Nginx实现反向代理功能
ngx_http_upstream_module	Nginx反向代理时实现负载均衡、会话保持等功能

一、Nginx：http/https协议反向代理(ngx_http_proxy_module)

  1.反向代理

        反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时站在服务器角度来看，代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器。

        对反向代理服务器的攻击并不会使得后端内网Web服务器上网页信息遭到破坏，增强了Web服务器的安全性。

 

  2.ngx_http_proxy_module配置

    (1) proxy_pass URL;  ：定义反向代理到的路径

   适用范围：location, if in location, limit_except上下文中；URL为完整的路径

注意：

   匹配location后传递给后端请求路径情况解析( REMOTE-IP:后端主机IP地址)：

    1) proxy_pass后面的路径不带uri时，其会将location的uri直接传递给后端的主机(直接补充关系)；

location  /uri/{

proxy_pass http://REMOTE-IP;

}

  此时传递给后端的请求路径为：http://REMOTE-IP/uri/，直接补充在REMOTE-IP之后

   2) proxy_pass后面的路径是一个uri时，其会将location的uri替换为后端主机自己的new_uri(映射关系)；

location  /uri/{

proxy_pass http://REMOTE-IP/new_uri/;

}

  此时客户端请求被location的/uri/匹配到，跳转到后端请求路径将由/new uri/替换/uri/：http://REMOTE-IP/new_uri/

    3) 如果location定义其uri时使用的正则表达式模式匹配，则proxy_pass后的路径不能够使用uri；

location ~*  \.(jpg|gif|jpeg)$  {

proxy_pass http://REMOTE-IP;

}

    此处的http://REMOT-IP后面不能有任何uri，仅有"/"也不行(/相对路径，相当于后端的DocumentRoot/root路径)；

    (2) proxy_set_header  field value;

              用于proxy server向后端服务主机发请求报文时，将某请求首部重新赋值，或在原有值后面添加一个新的值； 也可以添加自定义首部；

示例：

proxy_set_header X-Real-IP  $remote_addr;

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

               原有请求报文中如果存在X-Forwared-For首部，则将remote_addr以逗号分隔补原有值后，否则则直接添加此首部；

   (3) 缓存相关的选项（缓存需要要先定义，再调用）

proxy_cache_path …	path [levels=levels]  [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size] 定义缓存，可用上下文为http; (与fastcgi的缓存定义相似)
proxy_cache  zone | off;	调用缓存；可用上下文 为http,  server和location
proxy_cache_key  string;	定义缓存键，默认值为proxy_cache_key  $scheme$proxy_host$request_uri
proxy_cache_valid  [code ...] time;	对不同响应码的响应设定其可缓存时长
proxy_cache_use_stale  ...	error | timeout |  invalid_header | updating | http_500 | http_502 | http_503 | http_504 |  http_403 | http_404 | off ...; 超出响应时长时候使用缓存条目来响应(且缓存本身已经超时)

 补充说明：

     Nginx：请求首部设置(ngx_http_headers_module)

add_header name  value [always];	向响应报文添加自定义首部，并为其赋值；
expires [modified]  time; expires epoch |  max | off;	允许或禁止向响应报文的Cache-Control或Expires首部添加新值或修改其值；

   实例一：add_hader Via $server_addr;    记录反向代理服务器地址

   实例二：日志追踪代理记录IP

第一步：后端主机定义日志记录格式

在Logformat 自定义日志格式，一般自定义变量均为X开头，i表示取其值：添加 Logformat   "%{X-Real-IP}I … …"

第二步：在方向代理主机：修改http首部，记录代理转发主机的IP地址(惯用自定义变量X-Real-IP、X-Forwarded-For)

proxy_cacahe_path/var/cache/nginx_proxy/  levels=1:2key_zone=pcache:10m  max_size=1g;

server {

listen 80;

server_name www.a.com;

root /data/www;

add_hader  Via $server_addr; 

proxy_set_header  X-Real-IP $remote_addr;

location  / {

proxy_pass  http://172.16.200.1;

proxy_cache  pcache;

proxy_cache_key  $request_uri;

proxy_cache_vaild  200 302 10m;

proxy_cache_vaild  404 2m;

}

}

原有请求报文中如果存在X-Forwarded_For首部，则将remte_addr以逗号分割补在原有值之后，否则则直接添加此首部

 proxy_set_header   X-Real_IP $remote_addr;

 proxy_set_header  X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

    (4) 连接相关的选项

               当客户端请求，而后端服务器过于繁忙会返回给客户端502(BadGateway)服务器端错误，在例如此类情况下，肯能需要调整服务器端关于连接时长相关的选项。

proxy_connect_timeout  #;	定义与后端服务器建立连接的超时时长；默认为60s，不建议超出75s;
proxy_send_timeout #;	把请求发送给后端服务器的超时时长(定义两次请求报文之间时间间隔)；默认为60s;
proxy_read_timeout #;	等待后端服务器发送响应报文的超时时长；可以稍微长点

 

 

二、Nginx：负载均衡配置(ngx_http_upstream_module)

 1.Nginx实现七层负载均衡

         Nginx实现反向代理的时候可以在后端使用多台主机提供响应，且可以在多台主机之间实现负载均衡效果。软件形式的工作在应用层(七层)的负载均衡器。

        ngx_http_upstream_module用于将多个服务器定义成服务器组，而由proxy_pass、fastcgi_pass、uwsgi_pass、scgi_pass和memcached_pass指令进行引用调度；

 

  2.常用指令

    (1) upstream NAME  { ... }

                定义一个后端服务器组，NAME为组名称；仅能用于http上下文 ；

    (2) server ADDRESS  [PARAMETERS];

在upstream中定义一个服务器及其相关参数；仅能用于upstream上下文；

     常用参数(PARAMETERS)：

weight=#	定义服务器权重，默认为1
max_fails=#	最大失败连接尝试次数，失败连接超时时长由fail_timeout参数指定
fail_timeout=#	等待目标服务器发送响应的时长
backup	备用服务器，所有主服务器均故障时才启用此主机
down	手动标记其不再处理任何用户请求

    实例：

第一步：在http上下文中定义upstream服务器组

upstream websrvs {

server 172.16.200.1 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=6s;

server 172.16.200.2  weight=1 max_fails=2fail_timeout=6s;

}                                

第二步：在反向代理http段中（proxy_pass,fastcgi_pass, ...）进行调用；

server {

listen 80;

server_name  www.a.com;

root /data/www;

location  / {

proxy_pass http://websrvs/;

}

}

    (3) ip_hash;

 源地址hash，把来自同一个ip地址的请求始终发往同一个backendserver，除非此backend server不可用；

    (4) least_conn;

最少连接；当各server权重不同时，即为加权最少连接；

    (5) match NAME  { ... }

对backendserver做健康状态检测时，定义其结果判断机制；只能用于http上下文；

     常用的参数：

status  code[   code ...]:	期望的响应状态码；
header  HEADER[operator  value]	期望存在响应首部，也可对期望的响应首部的值基于比较操作符和值进行比较；
body	期望响应报文的主体部分应该有的内容；

    (6) health_check   [PARAMETERS];

健康状态检测机制；只能用于location上下文；

      常用参数：

interval=#	检测的频率，默认为5秒；
fails=#	判定服务器不可用的失败检测次数；默认为1次；
passes=#	判定服务器可用的失败检测次数；默认为1次；
uri=uri	做健康状态检测测试的目标uri；默认为/；
match=NAME	健康状态检测的结果评估调用此处指定的match配置块；

    (7) hash key [consistent];

指明基于hash方式进行调度时，其hashkey；

hash  $remote_addr相当于ip_hash；

常用的hash key:

    1) $cookie_name：

                       将一个用户的请求始终发往同一个backendserver，能实现会话绑定的功能；此处的name为cookie某些参数的名称，此处常用的有cookie_username；

    2) $request_uri:

            将对同一个uri的请求始终发往同一个backend server，后端为cache server时特别有用；

补充说明：session会话保持方式

session sticky	基于ip,  ngix还可基于请求报文首部中的多种信息，例如cookie, uri；
session cluster	每个server均把创建和维护session同步集群中的其它主机；仅适用于较小规模的环境；
session server	使用一个共享的存储服务存储session信息；