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nginx+Tomcat实现负载均衡、动静分离集群部署

2023-09-26 109
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简介： nginx+Tomcat实现负载均衡、动静分离集群部署

一、负载均衡原理

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，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器。

反向代理是为服务端服务的，反向代理可以帮助服务器接收来自客户端的请求，帮助服务器做请求转发，负载均衡等。

反向代理对服务端是透明的，对我们是非透明的，即我们并不知道自己访问的是代理服务器，而服务器知道反向代理在为他服务。

nginx通过反向代理实现负载均衡

image.png

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源，静态资源由Nginx提供服务，动态资源Nginx转发至后端的Tomcat服务器来处理

Nginx配置反向代理的主要参数

upstream 服务池名{ }          #配置后端服务器池，以提供响应数据
proxy_pass http://服务池名    #配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

Nginx四层反向代理和七层反向代理

  • 四层反向代理：是基于IP+端口转发
  • 七层反向代理：基于URL代理转发

二、动静分离原理

服务端接收来自客户端的请求中。既有静态资源也有动态资源，静态资源由Nginx提供服务，动态资源Nginx转发至后端

Nginx 静态处理优势

  • Nginx处理静态页面的效率远高于Tomcat的处理能力
  • 若Tomcat的请求量为1000次，则Nginx的请求量为6000次
  • Tomcat每秒的吞吐量为0.6M，Nginx的每秒吞吐量为3.6M
  • Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍

三、Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离的操作步骤

Nginx 服务器：192.168.147.100:80
Tomcat服务器1：192.168.147.101:8080
Tomcat服务器2：192.168.147.102:8080  192.168.147.102:8081

3.1 部署Nginx 负载均衡器

hostnamectl set-hostname web-nginx    #修改主机名，表示这是nginx
bash                  #刷新是指生效
systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/
cd nginx-1.12.0/
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-file-aio \                 #启用文件修改支持
--with-http_stub_status_module \          #启用状态统计
--with-http_gzip_static_module \          #启用 gzip静态压缩
--with-http_flv_module \              #启用 flv模块，提供对 flv 视频的伪流支持
--with-http_ssl_module                #启用 SSL模块，提供SSL加密功能
--with-stream                   #启用 stream模块，提供4层调度
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-file-aio --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module --with-stream
make && make install
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

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3.2 部署2台Tomcat 应用服务器

3.2.1 Tomcat服务器1：192.168.147.101:8080

systemctl stop firewalld
setenforce 0
tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/
vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH
source /etc/profile
tar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gz
mv /opt/apache-tomcat-8.5.16/ /usr/local/tomcat
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
netstat -ntap | grep 8080

image.png

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image.pngimage.png

3.2.2 Tomcat服务器2：192.168.147.102:8080 192.168.147.102:8081

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修改各 tomcat1、tomcat2 中的 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，添加 tomcat 环境变量

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3.3 动静分离配置

3.3.1 Tomcat1 server 配置 192.168.147.101:8080

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   #指定为 test1 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>

image.png

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#由于主机名 name 配置都为 localhost，需要删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
  <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">
  </Context>
</Host>
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

image.png

image.png

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image.png

3.3.2 Tomcat2 server 配置 192.168.147.102:8080 192.168.147.102:8081

mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>   #指定为 test2 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
</html>
vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
  <Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh

image.png

image.png

image.pngimage.png

image.png

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test3 page</title>   #指定为 test3 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 3,http://www.test3.com");%>
</body>
</html>
vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
  <Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>
/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

image.png

image.pngimage.png

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image.png

3.3.3 Nginx server 配置

#准备静态页面和静态图片
echo '<html><body><h1>这是静态页面</h1></body></html>' > /usr/local/nginx/html/index.html
mkdir /usr/local/nginx/html/img
cp /root/game.jpg /usr/local/nginx/html/img

image.png

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {
......
  #gzip on;
  #配置负载均衡的服务器列表，weight参数表示权重，权重越高，被分配到的概率越大
  upstream tomcat_server {
    server 192.168.147.101:8080 weight=1;
    server 192.168.147.102:8080 weight=1;
    server 192.168.147.102:8081 weight=1;
  }
  server {
    listen 80;
    server_name www.kgc.com;
    charset utf-8;
    #access_log logs/host.access.log main;
    #配置Nginx处理动态页面请求，将 .jsp文件请求转发到Tomcat 服务器处理
    location ~ .*\.jsp$ {
      proxy_pass http://tomcat_server;
#设置后端的Web服务器可以获取远程客户端的真实IP
##设定后端的Web服务器接收到的请求访问的主机名（域名或IP、端口），默认HOST的值为proxy_pass指令设置的主机名。如果反向代理服务器不重写该请求头的话，那么后端真实服务器在处理时会认为所有的请求都来在反向代理服务器，如果后端有防攻击策略的话，那么机器就被封掉了。
      proxy_set_header HOST $host;   
##把$remote_addr赋值给X-Real-IP，来获取源IP
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
##在nginx 作为代理服务器时，设置的IP列表，会把经过的机器ip，代理机器ip都记录下来
      proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
    #配置Nginx处理静态图片请求
    location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {
      root /usr/local/nginx/html/img;
      expires 10d;
    }
    location / {
      root html;
      index index.html index.htm;
    }
......
  }
......
}

image.pngimage.png

四、测试效果

测试静态页面效果
浏览器访问 http://192.168.147.100/
浏览器访问 http://192.168.147.100/game.jpg
测试负载均衡效果，不断刷新浏览器测试
浏览器访问 http://192.168.147.100/index.jsp

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五、分流策略

Nginx 负载均衡模式

rr 负载均衡模式：

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果超过了最大失败次数后（max_fails，默认1），在失效时间内(fail_timeout，默认10秒)，该节点失效权重变为0，超过失效时间后，则恢复正常，或者全部节点都为down后，那么将所有节点都恢复为有效继续探测，一般来说rr可以根据权重来进行均匀分配。

权重

  • least_conn 最少连接：优先将客户端请求调度到当前连接最少的服务器。
  • ip_hash 负载均衡模式：
  • 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，但是ip_hash会造成负载不均，有的服务请求接受多，有的服务请求接受少，所以不建议采用ip_hash模式，session 共享问题可用后端服务的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash。
  • fair（第三方）负载均衡模式：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。
  • url_hash（第三方）负载均衡模式：基于用户请求的uri做hash。和ip_hash算法类似，是对每个请求按url的hash结果分配，使每个URL定向到同一个后端服务器，但是也会造成分配不均的问题，这种模式后端服务器为缓存时比较好。
  • 扩展：Nginx 四层代理配置
./configure --with-stream
和http同等级：所以一般只在http上面一段设置，
stream {
    upstream appserver {
    server 192.168.80.100:8080 weight=1;
    server 192.168.80.101:8080 weight=1;
    server 192.168.80.101:8081 weight=1;
    }
    server {
        listen 8080;
        proxy_pass appserver;
    }
}
http {
......

六、总结

通过学习理解反向代理和负载均衡的原理及其如何实战配置

文章标签：
负载均衡
应用服务中间件
nginx
负载均衡
算法
缓存
关键词：
负载均衡nginx
Nginx负载均衡
Nginx动静分离
Tomcat nginx
Nginx Tomcat
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