Linux学习10-CentOS搭建nginx负载均衡环境

前言

当自己的web网站访问的人越来越多，一台服务器无法满足现有的业务时，此时会想到多加几台服务器来实现负载均衡。
网站的访问量越来越大，服务器的服务模式也得进行相应的升级，怎样将同一个域名的访问分散到两台或更多的机器上呢？这就需要用nginx来配置负载均衡的环境了。
以多个tomcat服务为例，用nginx配置管理多个tomcat服务

什么是负载均衡

负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。负载均衡，英文名称为Load Balance，其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。

如果还是不懂的话，可以举个例子：
假设你是个妹子，你败家太厉害，以至于你的男友根本吃不消，于是乎你找了两个男朋友，一三五单号，二四六双号限行，从而减少一个男朋友所面临的压力，这叫负载均衡。

nginx的负载均衡策略有2种，第一种是轮询：也就是上面说的“两个男朋友，一三五单号，二四六双号限行”，看下图

另外一种是加权轮询：两个男友，一个是正牌的，权重比较大，一二四五；另外一个是备胎三六，权重比为2:1

如果是同一个用户，在服务器1上登录了，接着去连续访问页面时候，如果按上面的轮询策略就会到账一会在服务器1上访问，一会服务器2上访问，session不共享就会错乱了。
于是就有了Ip hash算法，对客户端请求的ip进行hash操作，然后根据hash结果将同一个客户端ip的请求分发给同一台服务器进行处理，可以解决session不共享的问题。

搭建多个tomcat环境

如果你有多台服务器的话，可以在多个服务器上搭建一样的tomcat环境，关于tomcat环境搭建可以参考这篇https://www.cnblogs.com/yoyoketang/p/10186513.html
前面是用的yum直接安装的，本篇介绍用wget下载安装apache-tomcat-8.5.35，下载地址wget http://mirrors.hust.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.35/bin/apache-tomcat-8.5.35.tar.gz

由于我这边只有一台服务器，为了方便练习，可以在一个服务器上搭建3个tomcat环境

• 先在/usr/local目录下新建一个tomcat目录
• wget下载apache-tomcat-8.5.35.tar.gz
• tar -zxf解压
• 解压后重命名apache-tomcat-1
• 同一目录下复制2个一样的apache-tomcat-2、apache-tomcat-3

[root@yoyo ~]# cd ..
[root@yoyo local]# cd /usr/local
[root@yoyo local]# mkdir tomcat
[root@yoyo local]# cd tomcat/
[root@yoyo tomcat]# wget http://mirrors.hust.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.35/bin/apache-tomcat-8.5.35.tar.gz
[root@yoyo tomcat]# tar -zxf apache-tomcat-8.5.35.tar.gz

# 下载解压后，复制三个一样的文件apache-tomcat-1、apache-tomcat-2、apache-tomcat-3
[root@yoyo tomcat]# mv apache-tomcat-8.5.35 apache-tomcat-1
[root@yoyo tomcat]# cp -r apache-tomcat-1 apache-tomcat-2
[root@yoyo tomcat]# cp -r apache-tomcat-1 apache-tomcat-3

tomcat默认都是在8080端口启动的，为了能让3个服务都能启动，就需要改启动端口，打开apache-tomcat-1/conf/server.xml目录编辑

vim /usr/local/tomcat/apache-tomcat-1/conf/server.xml
找到以下三个地方，把端口改成跟之前不一样的，如下

//8011远程停服务端口 
<Server port="8011" shutdown="SHUTDOWN"> 
//8081为http端口 <Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" /> 
//8021为AJP端口，Apache能通过AJP协议访问Tomcat的8006端口 
<Connector port="8021" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> 

打开apache-tomcat-2/conf/server.xml目录编辑

//8012远程停服务端口 
<Server port="8012" shutdown="SHUTDOWN"> 
//8082为http端口 <Connector port="8082" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" /> 
//8022为AJP端口，Apache能通过AJP协议访问Tomcat的8006端口 
<Connector port="8022" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> 

打开apache-tomcat-3/conf/server.xml目录编辑

//8013远程停服务端口 
<Server port="8013" shutdown="SHUTDOWN"> 
//8083为http端口 <Connector port="8083" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" /> 
//8023为AJP端口，Apache能通过AJP协议访问Tomcat的8006端口 
<Connector port="8023" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> 

改完之后，去阿里云ECS后台管理-安全组-配置规则-新增8081、8082、8083三个端口访问权限

接着去启动3个tomcat， 看到如下提示，说明正常启动了

[root@yoyo tomcat]# cd /usr/local/tomcat/apache-tomcat-1/bin/
[root@yoyo bin]# ./startup.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat/apache-tomcat-1
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat/apache-tomcat-1
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/apache-tomcat-1/temp
Using JRE_HOME:        /usr
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/apache-tomcat-1/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/apache-tomcat-1/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@yoyo bin]# 

[root@yoyo tomcat]# cd /usr/local/tomcat/apache-tomcat-2/bin/
[root@yoyo bin]# ./startup.sh 

[root@yoyo tomcat]# cd /usr/local/tomcat/apache-tomcat-3/bin/
[root@yoyo bin]# ./startup.sh 

停掉tomcat服务是在bin下执行./shutdown.sh

[root@yoyo bin]# ll
total 844
-rw-r----- 1 root root  35051 Nov  4 01:39 bootstrap.jar
-rw-r----- 1 root root  15900 Nov  4 01:39 catalina.bat
-rwxr-x--- 1 root root  23463 Nov  4 01:39 catalina.sh
-rw-r----- 1 root root   1664 Nov  4 01:42 catalina-tasks.xml
-rw-r----- 1 root root  25145 Nov  4 01:39 commons-daemon.jar
-rw-r----- 1 root root 207125 Nov  4 01:39 commons-daemon-native.tar.gz
-rw-r----- 1 root root   2040 Nov  4 01:39 configtest.bat
-rwxr-x--- 1 root root   1922 Nov  4 01:39 configtest.sh
-rwxr-x--- 1 root root   8508 Nov  4 01:39 daemon.sh
-rw-r----- 1 root root   2091 Nov  4 01:39 digest.bat
-rwxr-x--- 1 root root   1965 Nov  4 01:39 digest.sh
-rw-r----- 1 root root   3460 Nov  4 01:39 setclasspath.bat
-rwxr-x--- 1 root root   3680 Nov  4 01:39 setclasspath.sh
-rw-r----- 1 root root   2020 Nov  4 01:39 shutdown.bat
-rwxr-x--- 1 root root   1902 Nov  4 01:39 shutdown.sh
-rw-r----- 1 root root   2022 Nov  4 01:39 startup.bat
-rwxr-x--- 1 root root   1904 Nov  4 01:39 startup.sh
-rw-r----- 1 root root  49336 Nov  4 01:39 tomcat-juli.jar
-rw-r----- 1 root root 411789 Nov  4 01:39 tomcat-native.tar.gz
-rw-r----- 1 root root   4574 Nov  4 01:39 tool-wrapper.bat
-rwxr-x--- 1 root root   5483 Nov  4 01:39 tool-wrapper.sh
-rw-r----- 1 root root   2026 Nov  4 01:39 version.bat
-rwxr-x--- 1 root root   1908 Nov  4 01:39 version.sh
[root@yoyo bin]# ./shutdown.sh 

启动完成后，在浏览器上分别然后访问http://47.104.x.x:8081/，http://47.104.x.x:8082/，http://47.104.x.x:8082/。会发现都可以访问到了。
首次访问会比较慢，如果不能访问就执行reboot重启

为了验证方便，修改tomcat首页/usr/local/tomcat/apache-tomcat-1/webapps/ROOT，打开index.jsp文件，把Home 分别改成Home8081,Home8082,Home8083

改完之后刷新页面就能访问了

nginx配置

前面一篇https://www.cnblogs.com/yoyoketang/p/10239179.html在/usr/local/nginx/conf目录在nginx.conf配置里面把默认监听端口改成了81
先配置一个tomcat环境，当访问http://47.104.x.x:81/端口时，让nginx把服务指向http://47.104.x.x:8081/

vim打开/usr/local/nginx/conf/nginx.conf先配置server

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

把location 这项改成proxy_pass http://47.104.x.x:8081;注意后面有个分号

    server {
        listen       81;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            proxy_pass http://47.104.x.x:8081;
            # root   html;
            # index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

编辑完成后:wq保存退出，执行reload,重新加载nginx文件

[root@yoyo conf]# cd /usr/local/nginx/sbin/
[root@yoyo sbin]# ./nginx -s reload

接着在浏览器输入http://47.104.x.x:81 就能访问到8081的tomcat首页了，之前是访问的nginx页面，说明监听成功

负载均衡

轮询访问

一台服务配置好了，接着把三个tomcat服务全部放到一块，让访问http://47.104.x.x:81能自动分配到8081、8082、8083这三个服务器上，实现负载均衡

vim打开/usr/local/nginx/conf/nginx.conf在server上方加个upstream标签，把多个服务器server地址配置进去就可以了

upstream tomcats {
            server  47.104.x.x:8081;
            server  47.104.x.x:8082;
            server  47.104.x.x:8083;
          }

    server {
        listen       81;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            proxy_pass http://tomcats;
            # root   html;
            # index  index.html index.htm;
        }

编辑完成后:wq保存退出，执行reload,重新加载nginx文件

[root@yoyo conf]# cd /usr/local/nginx/sbin/
[root@yoyo sbin]# ./nginx -s reload

接着在浏览器输入http://47.104.x.x:81,多次刷新，会发现tomcat首页轮询显示Home8081、Home8082、Home8083

加权轮询

如果3台服务器的性能和配置不一样，我们希望访问某台服务器的权重加大，只需加一个参数就可以

upstream tomcats {
            server  47.104.x.x:8081 weight=1;
            server  47.104.x.x:8082 weight=2;
            server  47.104.x.x:8083 weight=3;
          }

跟上面步骤一样，改完之后./nginx -s reload,访问6次，会有3次出现Home8083

ip_hash解决session共享问题

涉及到不同的ip访问多个服务器会出现session不共享的问题，可以加个参数：ip_hash，就可以解决了

upstream tomcats {
            ip_hash;
            server  47.104.x.x:8081 weight=1;
            server  47.104.x.x:8082 weight=2;
            server  47.104.x.x:8083 weight=3;
          }

设置链接超时

location里面可以配置链接服务超时时间

    location / {
        proxy_pass http://tomcats;
        proxy_connect_timeout 36000s;
        proxy_send_timeout 36000s;
        proxy_read_timeout 36000s;
    }

proxy_connect_timeout 为连接应用服务器的超时时间，单位为秒
proxy_send_timeout 为发送请求到应用服务器的超时时间，单位为秒
proxy_read_timeout 为等待应用服务器响应的超时时间，单位为秒

upstream模块

upstream模块主要负责负载均衡的配置，通过默认的轮询调度方式来分发请求到后端服务器，配置参数

• ip_hash：指定请求调度算法，默认是weight权重轮询调度，可以指定

• server host:port：分发服务器的列表配置

• down：表示该主机暂停服务

• max_fails：表示失败最大次数，超过失败最大次数暂停服务

• fail_timeout：表示如果请求受理失败，暂停指定的时间之后重新发起请求

upstream name {
ip_hash;
server 192.168.x.xx:8080;
server 192.168.x.xx:8081 down;
server 192.168.x.xx:8082 max_fails=3;
server 192.168.x.xx:8083 fail_timeout=20s;
server 192.168.x.xx:8084 max_fails=3 fail_timeout=20s;
}

到此为止负载均衡环境就脚本搭建完成，那么对外只需开放81端口，就可以了，8081,8082,8083这三个服务端口可以关掉，这样用户就感知到是只访问一个服务。
当然这个不是完美的，当81端口这个主机服务挂掉时候，那整个服务就挂了，所以需要有备机服务，在多个机器上搭建备机服务（和主机服务环境一致），同样可以设置权重
这样多个机器，其中某个服务机器挂了也不影响。