Nginx实现负载均衡的几种方式
前言
要理解负载均衡，必须先搞清楚正向代理和反向代理。
- 正向代理，代理的是用户。
- 反向代理，代理的是服务器
正向代理：类似一个跳板机，代理访问外部资源。比如我们国内访问谷歌，直接访问访问不到，我们可以通过一个正向代理服务器，请求发到代理服，代理服务器能够访问谷歌，这样由代理去谷歌取到返回数据，再返回给我们，这样我们就能访问谷歌了
用途：
（1）访问原来无法访问的资源，如google
（2） 可以做缓存，加速访问资源
（3）对客户端访问授权，上网进行认证
（4）代理可以记录用户访问记录（上网行为管理），对外隐藏用户信息
反向代理（Reverse Proxy）：实际运行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，此时代理服务器对外就表现为一个服务器
作用：
（1）保证内网的安全，阻止web攻击，大型网站，通常将反向代理作为公网访问地址，Web服务器是内网
（2）负载均衡，通过反向代理服务器来优化网站的负载
小结
正向代理即是客户端代理, 代理客户端, 服务端不知道实际发起请求的客户端.
反向代理即是服务端代理, 代理服务端, 客户端不知道实际提供服务的服务端
看图理解一：
看图理解二：
正向代理中，proxy和client同属一个LAN，对server透明；
反向代理中，proxy和server同属一个LAN，对client透明。
实际上proxy在两种代理中做的事都是代为收发请求和响应，不过从结构上来看正好左右互换了下，所以把后出现的那种代理方式叫成了反向代理
正向代理: 买票的黄牛
反向代理: 租房的代理
什么是负载均衡
当一台服务器的单位时间内的访问量越大时，服务器压力就越大，大到超过自身承受能力时，服务器就会崩溃。为了避免服务器崩溃，让用户有更好的体验，我们通过负载均衡的方式来分担服务器压力。
我们可以建立很多很多服务器，组成一个服务器集群，当用户访问网站时，先访问一个中间服务器，在让这个中间服务器在服务器集群中选择一个压力较小的服务器，然后将该访问请求引入该服务器。如此以来，用户的每次访问，都会保证服务器集群中的每个服务器压力趋于平衡，分担了服务器压力，避免了服务器崩溃的情况。
负载均衡是用反向代理的原理实现的。
在服务器集群中，Nginx起到一个代理服务器的角色（即反向代理），为了避免单独一个服务器压力过大，将来自用户的请求转发给不同的服务器。
负载均衡用于从“upstream”模块定义的后端服务器列表中选取一台服务器接受用户的请求。一个最基本的upstream模块是这样的，模块内的server是服务器列表：
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
server localhost:8080; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082; #tomcat 8.5
server localhost:8083; #tomcat 9.0
}
在upstream模块配置完成后，要让指定的访问反向代理到服务器列表：
#其他页面反向代理到tomcat容器
location ~ .*$ {
index index.jsp index.html;
proxy_pass http://dynamic_zuoyu;
}
这就是最基本的负载均衡实例，但这不足以满足实际需求；目前Nginx服务器的upstream模块支持6种方式的分配：
| 轮询 | 默认方式 |
| weight | 权重方式 |
| ip_hash | 依据ip分配方式 |
| least_conn | 最少连接方式 |
| fair（第三方） | 响应时间方式 |
| url_hash（第三方） | 依据URL分配方式 |
负载均衡的几种常用方式
1、轮询（默认）
最基本的配置方法，上面的例子就是轮询的方式，它是upstream模块默认的负载均衡默认策略。每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器。
有如下参数：
| fail_timeout | 与max_fails结合使用。 |
| max_fails |
设置在fail_timeout参数设置的时间内最大失败次数，如果在这个时间内，所有针对该服务器的请求都失败了，那么认为该服务器会被认为是停机了，
|
| fail_time | 服务器会被认为停机的时间长度,默认为10s。 |
| backup | 标记该服务器为备用服务器。当主服务器停止时，请求会被发送到它这里。 |
| down | 标记服务器永久停机了。 |
注意：
- 在轮询中，如果服务器down掉了，会自动剔除该服务器。
- 缺省配置就是轮询策略。
- 此策略适合服务器配置相当，无状态且短平快的服务使用。
2、weight
指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的
情况。
# 动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082 backup; #tomcat 8.5
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
}
# 示例二
upstream backserver {
server 192.168.0.14 weight=3;
server 192.168.0.15 weight=7;
}
# 权重越高，在被访问的概率越大，如上例，分别是30%，70%。
在动态服务器组的例子中：weight参数用于指定轮询几率，weight的默认值为1,；weight的数值与访问比率成正比，比如Tomcat 7.0被访问的几率为其他服务器的两倍。
注意：
- 权重越高分配到需要处理的请求越多。
- 此策略可以与least_conn和ip_hash结合使用。
- 此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况。
3、ip_hash
上述方式存在一个问题就是说，在负载均衡系统中，假如用户在某台服务器上登录了，那么该用户第二次请求的时候，因为我们是负载均衡系统，每次请求都会重新定位到服务器集群中的某一个，那么已经登录某一个服务器的用户再重新定位到另一个服务器，其登录信息将会丢失，这样显然是不妥的。
我们可以采用ip_hash指令解决这个问题，如果客户已经访问了某个服务器，当用户再次访问时，会将该请求通过哈希算法，自动定位到该服务器。
每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
ip_hash; #保证每个访客固定访问一个后端服务器
server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082; #tomcat 8.5
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
}
# 示例二
upstream backserver {
ip_hash;
server 192.168.0.14:88;
server 192.168.0.15:80;
}
# 示例三：此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况。
upstream dynamic_zuoyu {
least_conn; #把请求转发给连接数较少的后端服务器
server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082 backup; #tomcat 8.5
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
}
4、fair（第三方）
按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。
upstream backserver {
server server1;
server server2;
fair;
}
5、url_hash（第三方）
按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，要配合缓存命中来使用。同一个资源多次请求，可能会到达不同的服务器上，导致不必要的多次下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费。而使用url_hash，可以使得同一个url（也就是同一个资源请求）会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再此收到请求，就可以从缓存中读取。
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
hash $request_uri; #实现每个url定向到同一个后端服务器
server localhost:8080; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082; #tomcat 8.5
server localhost:8083; #tomcat 9.0
}
# 示例二
upstream backserver {
server squid1:3128;
server squid2:3128;
hash $request_uri;
hash_method crc32;
}
每个设备的状态设置为:
1.down 表示单前的server暂时不参与负载
2.weight 默认为1.weight越大，负载的权重就越大。
3.max_fails：允许请求失败的次数默认为1.当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream模块定义的错误
4.fail_timeout:max_fails次失败后，暂停的时间。
5.backup： 其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器。所以这台机器压力会最轻。
配置实例：
#user nobody;
worker_processes 4;
events {
# 最大并发数
worker_connections 1024;
}
http{
# 待选服务器列表
upstream myproject{
# ip_hash指令，将同一用户引入同一服务器。
ip_hash;
server 125.219.42.4 fail_timeout=60s;
server 172.31.2.183;
}
server{
# 监听端口
listen 80;
# 根目录下
location / {
# 选择哪个服务器列表
proxy_pass http://myproject;
}
}
}
未完待续……
