nginx实现负载均衡
nginx负载均衡
1、概述
1、nginx简介
Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器，也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。Nginx 以其高性能、稳定性、丰富的功能集、简单的配置文件以及低系统资源消耗而闻名
2、负载均衡
就是将请求平均的转发到后端服务器上，以提高网站、应用或数据库的性能和可靠性。负载均衡器可以在不同的网络层级实现，最常见的是第 4 层（传输层）和第 7 层（应用层）负载均衡。
2、四层负载均衡(传输层)
1、工作原理
第4层负载均衡基于传输层协议(tcp和udp)进行负载均衡,nginx作为第4层的负载均衡器时，会基于ip地址和端口将请求分发到后端服务器
2、特点
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透明性：第 4 层负载均衡器只处理网络层和传输层的数据包，不关心应用层的数据内容。
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高效性：因为不需要解析应用层数据包，处理速度快，性能高。
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简单性：配置较为简单，适用于不需要复杂应用层处理的场景。
3、优缺点
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优点：
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高性能： 因为只处理传输层的数据包，Nginx 可以高效地转发请求。
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广泛适用： 可以处理任何基于 TCP 或 UDP 的应用。
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缺点:
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功能有限： 无法基于应用层内容（如 URL、头信息）进行负载均衡。
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调试复杂： 因为透明性，难以对应用层问题进行调试。
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示例场景
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TCP 负载均衡： 适用于需要将 TCP 流量分发到多个后端服务器的场景，如数据库连接池。
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UDP 负载均衡： 适用于需要将 UDP 流量分发到多个后端服务器的场景，如 DNS 请求。
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3、七层负载均衡(应用层)
1、工作原理
第 7 层负载均衡基于应用层协议（如 HTTP 和 HTTPS）进行负载均衡。Nginx 作为第 7 层负载均衡器时，会解析 HTTP 请求，并基于请求的内容（如 URL、头信息、Cookies）将请求分发到后端服务器。
2、特点
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灵活性： 第 7 层负载均衡器可以基于应用层的任何信息进行复杂的负载均衡决策。
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可见性： 可以解析并记录详细的请求信息，便于监控和调试。
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安全性： 可以基于请求内容进行安全过滤和权限控制。
3、优缺点
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优点
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灵活性高： 可以基于 URL、头信息、Cookies 等进行复杂的负载均衡。
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强大的功能： 支持 SSL 终结、缓存、压缩、请求重写等高级功能。
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可扩展性： 易于扩展和集成其他应用层服务，如 WAF、认证等。
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缺点
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性能开销： 因为需要解析和处理应用层数据包，性能开销较大。
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配置复杂： 需要更多的配置和管理工作，特别是在复杂的应用场景中。
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4、nginx调度算法
1、轮询(Round Robin)
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将请求依次分发给每个后端服务器，循环进行
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每个服务器都能收到一个请求
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适用场景 适用于负载均衡的较为均衡的场景
2、最小连接数(Least Connections)
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将请求分发给当前连接数最少的服务器
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选择用最空闲的服务器来处理请求
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适用场景 服务器处理时间差异较大的场景
3、加权轮询(Weighted Round Robin)
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根据服务器权重进行轮询，权重高的服务器分配更多的请求
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就是服务器的性能最好的，配置最高的服务器，接收大量的请求
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适用场景 适用于服务器性能差异较大的场景
4、ip哈希(ip hash)
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基于客户端ip地址计算哈希值，将请求分发给对应的后端服务器
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适用于需要会话保持的场景，确保同一客户端的请求始终分发到同一服务器
5、四层负载均衡案例
需求：使用nginx监听7777端口，后端服务器为mysql,mysql为主从,客户端将访问nginx提供的7777端口连接mysql
| 主机名/服务 | ip | 端口 |
|---|---|---|
| nginx服务器 | 192.168.101 | 7777 |
| mysql01 | 192.168.50.21 | 3306 |
| mysql02 | 192.168.50.22 | 3306 |
1、安装并启动数据库
- 后端2个服务器安装，并初始化数据库
yum -y install mariadb-server
systemctl enable mariadb --now
# 初始化数据库
mysql_secure_installation
2、开启roo远程连接权限
- 如果不开启远程连接的话，是不能连接上数据库的，只能在本地上使用，需要开启远程权限
# 登录到数据库里面
mysql -uroot -p123
# 允许用户从任意地址连接数据库，授予所有权限
MariaDB [(none)]> grant all privileges on *.* to 'root'@'%' identified by '123';
Query OK, 0 rows affected (0.000 sec)
MariaDB [(none)]> SELECT user, host FROM mysql.user;
+-------------+-----------+
| User | Host |
+-------------+-----------+
| root | % |
| mariadb.sys | localhost |
| mysql | localhost |
| root | localhost |
+-------------+-----------+
4 rows in set (0.001 sec)
# 刷新权限
flush privileges;
3、配置nginx
vim nginx.conf
# 在末尾配置
stream {
upstream db { # 定义后端服务器组为db
server 192.168.50.21:3306;
server 192.168.50.22:3306;
}
server { # 定义虚拟主机，监听的端口为7777
listen 7777;
proxy_pass db; # 代理到db服务器组上
}
}
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一定要在主配置文件上修改，在conf.d里面配置的话，会报错，stream块与http块是同级的，写在conf.d目录下面，nginx启动的时候，读取配置文件，会被加载到http块里面去的
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这个是一个四层负载，http中是属于7层的
4、重启nginx并测试
systemctl restart nginx
# 连接数据库
[root@lvs nginx]# mysql -uroot -p123 -h 192.168.50.101 -P 7777
Welcome to the MariaDB monitor. Commands end with ; or \g.
Your MariaDB connection id is 18
Server version: 10.5.29-MariaDB MariaDB Server
Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
MariaDB [(none)]>
5、实现ssh端口转发
stream {
upstream ssh {
server 192.168.50.21:22;
}
server {
listen 7777;
proxy_pass ssh;
}
}
[C:\~]$ ssh root@192.168.50.101 7777
# 登录到192.168.50.21机器上面了
6、七层负载均衡配置案例
- 七层的负载均衡是需要定义http段落中，可以写在conf.d目录下面
| 主机名 | ip |
|---|---|
| nginx负载均衡 | 192.168.50.101 |
| 后端服务器a | 192.168.50.21 |
| 后端服务器b | 192.168.50.22 |
1、配置web服务器
[root@node1 ~]# echo "nginx01" > /usr/share/nginx/html/index.html
[root@node1 ~]# systemctl restart nginx
[root@node2 ~]# echo "nginx2" > /usr/share/nginx/html/index.html
[root@node2 ~]# systemctl restart nginx
2、配置负载均衡
[root@lvs conf.d]# cat load.conf
# 定义后端服务器
upstream webserver {
server 192.168.50.21:80;
server 192.168.50.22:80;
}
server {
listen 80;
location / {
proxy_pass http://webserver/;
}
}
3、重启nginx并测试
[root@lvs conf.d]# systemctl restart nginx
[C:\~]$ curl 192.168.50.101 -s
nginx01
[C:\~]$ curl 192.168.50.101 -s
nginx2
7、后端服务器的配置
- 比如给后端服务器设置备份，等等
浙公网安备 33010602011771号