【运维知识进阶篇】集群架构-Nginx七层负载均衡详解(一)

本文涉及的产品
网络型负载均衡 NLB,每月750个小时 15LCU
传统型负载均衡 CLB,每月750个小时 15LCU
应用型负载均衡 ALB,每月750个小时 15LCU
简介: 【运维知识进阶篇】集群架构-Nginx七层负载均衡详解

为什么要使用负载均衡

当我们的Web服务器直接面向用户,往往要承载大量并发请求,单台服务器难以负荷,我使用多台Web服务器组成集群,前端使用Nginx负载均衡,将请求分散的打到我们的后端服务器集群中,实现负载的分发。那么会大大提升系统的吞吐率、请求性能。

负载均衡简单介绍

我们将负载均衡称为SLB(Server Load Balance),Nginx就是SLB的一种,负载均衡的叫法有很多,还可以叫负载、Load Balance、LB,公有云中叫SLB(阿里云负载均衡)、QLB(青云负载均衡)、CLB(腾讯云负载均衡)、ULB(ucloud负载均衡),常见的负载均衡软件有Nginx、Haproxy、LVS,Nginx是七层负载,可以造伪四层,Haproxy是七层负载、LVS是四层负载。

负载均衡分七层和四层,七层从下到上分别是1.物理层、2.数据链路层、3.网络层、4.传输层、5.会话层、6.表示层、7.应用层,而四层负载均衡仅到传输层,所以说四层负载均衡速度更快,但是七层负载均衡更贴近于服务,http协议就是七层协议,我们可以用Nginx做会话保持、URL路径规则匹配、Head头改写等等,这些四层无法实现。本篇文章我们介绍Nginx的七层负载均衡。

Nginx负载均衡配置语法

Nginx实现负载均衡都需要用proxy_pass代理模块配置

Nginx负载均衡与Nginx代理不同,Nginx的一个location仅能代理一台服务器,而Nginx负载均衡则是将客户端请求代理转发至一组upstream虚拟服务池。

1、我们准备1台LB01作为负载均衡服务器(10.0.0.5;172.16.1.5)、2台Web服务器分别是Web01(10.0.0.7;172.16.1.7)、Web02(10.0.0.8;172.16.1.8)

2、在Web01和Web02分别配置Nginx,并创建测试代码文件

[root@Web01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/test.conf
server {
  listen 80;
  server_name test.koten.com;
  location /{
    root /code/test;
    index index.html;
  }
}
[root@Web01 ~]# mkdir -p /code/test
[root@Web01 ~]# echo 'Web01' > /code/test/index.html
[root@Web01 ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@Web01 ~]# systemctl restart nginx
[root@Web02 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/test.conf
server {
  listen 80;
  server_name test.koten.com;
  location /{
    root /code/test;
    index index.html;
  }
}
[root@Web02 ~]# mkdir -p /code/test
[root@Web02 ~]# echo 'Web02' > /code/test/index.html
[root@Web02 ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@Web02 ~]# systemctl restart nginx

3、配置Nginx负载均衡

[root@LB01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/test_proxy.conf  #负载均衡配置文件
upstream node {
    server 172.16.1.7;
    server 172.16.1.8;
}
server {
    listen 80;
    server_name test.koten.com;
    location / {
        proxy_pass http://node;
        include proxy_params;
        }
}
~                                                                
~                                                                
~                                                                
[root@LB01 ~]# vim /etc/nginx/proxy_params  #负载均衡调用的模块信息
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_connect_timeout 30;
proxy_send_timeout 60;
proxy_read_timeout 60;
proxy_buffering on;
proxy_buffer_size 32k;
proxy_buffers 4 128k;
~                                                                
~                                                                
~                                                                
~                                                                
~                                                                
[root@LB01 ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@LB01 ~]# systemctl restart nginx

4、修改本地HOST文件并打开浏览器访问test.koten.com

刷新一下页面,显示Web02,意味着我们已经通过负载均衡访问到了Web02服务器。

Nginx负载均衡常见故障

Nginx负载均衡比较智能,如果一个服务器宕了,会自动访问下一个服务器,但是如果后台服务器没有宕而是返回错误,就需要我们增加一个负载均衡设置了,以保证如果出错能直接访问下一台,而不是返回错误。

proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
[root@LB01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/test_proxy.conf
upstream node {
    server 172.16.1.7;
    server 172.16.1.8;
}
server {
    listen 80;
    server_name test.koten.com;
    location / {
        proxy_pass http://node;
        include proxy_params;
        proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_
503 http_504; #这样如果报这些错误也会自动访问下一个服务器节点
        }
}
~                                                                
<inx/conf.d/test_proxy.conf" 14L, 274C written

Nginx负载均衡调度算法

这样的负载均衡,每刷新一下就是一次请求,一次请求就变一次访问的服务器,我们把这种负载均衡算法,称为轮询。常见的负载均衡算法有以下几种:

调度算法 概述
轮询 按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器(默认)
weight 加权轮询,weight值越大,分配到的访问几率越高
ip_hash 每个请求按照访问的IP的hash结果分配,这样来自同一IP的固定访问一个后端服务器
url_hash 按照访问的URL的hash结果来分配请求,不同的URL定向到不同的后端服务器

least_conn

最少连接数,哪个机器连接数少就分发哪个

Nginx负载均衡轮询配置

upstream load_pass {
    server 10.0.0.7:80;
    server 10.0.0.8:80;
}

Nginx负载均衡权重轮询配置

upstream load_pass {
    server 10.0.0.7:80 weight=5;
    server 10.0.0.8:80;
}

Nginx负载均衡ip_hash配置

upstream load_pass {
    ip_hash;
    server 10.0.0.7:80 weight=5;
    server 10.0.0.8:80;
}
注意:不能和weight一起使用,因为一个IP下不止一台客户端,如果客户端都走相同代理,会导致某一台服务器连接数过多。

Nginx负载均衡后端状态

后端Web服务器在前端Nginx负载均衡调度中的状态

状态 概述
down 当前的服务器不参与负载均衡,一般用于停机维护
backup 预留的备份服务器
max_fails 允许请求失败的次数
fail_timeout 经过max_fails失败后,服务器暂停时间
max_coms 限制最大的接收连接数

down测试

[root@LB01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/test_proxy.conf
upstream webs {
    server 172.16.1.7 down;
    server 172.16.1.8;
}
server {
    listen 80;
    server_name test.koten.com;
    location / {
        proxy_pass http://webs;
        include proxy_params;
        proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_
503 http_504;
        }
}
~                                                                
<inx/conf.d/test_proxy.conf" 14L, 279C written 
[root@LB01 ~]# systemctl restart nginx

浏览器访问test.koten.com刷新只显示Web02了

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