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Nginx负载均衡集群介绍

2017-11-21 1566
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简介：

第1章 集群介绍

1.1 集群简介

1.1.1 什么是集群

简单说，集群就是一组（若干个）相互独立的计算机，利用高速通信网络组成的一个较大的计算机服务系统，每个集群节点（即集群中的每台计算机）都是运行各自服务的独立服务器，这些服务器之间可以彼此通信，协同向用户提供应用程序，系统资源和数据，并以单一系统的模式加以管理。当用户客户机请求集群系统时，集群给用户的感觉就是一台服务器干一件事。

                           

1.2 集群的优势特点

  • 高性能（performance）

一些国家重要的计算密集型应用（如天气预报，核试验模拟等），需要计算机有很强的计算处理能力。以全世界现有的技术，即使是大型机，其计算能力也是有限的，很难单独完成此任务。因为计算时间可能会相当长，也许几天，甚至几年或更久。因此，对于这类复杂的计算业务，便使用了计算机集群技术，集中有几十甚至上百台计算机进行计算。

  • 高可用（availability）

   单一的计算机系统总会面临设备损毁的问题，例如：CPU，内存，主板，电源，硬盘等，只要一个部件坏掉，这个计算机系统就有可能会宕机，无法正常提供服务。在集群系统中，尽管硬件和软件也还是会发生故障，但整个系统的服务可以是每天24*7可用的。

  • 数据不能丢

  • 网站7*24不宕机

  • 用户的体验好

高可用性集群常用的开源软件包括keepalived，heartbeat等。


 

1.3 集群的分类

计算机集群架构按功能和结构可以分成以下几类：

  • 负载均衡集群（load balancing clusters）,简称LBC或LB.

  • 高可用性集群（HIGH-availability(HA)clusters）,简称HAC.

  • 高性能计算集群（High-performance(HPC)clusters）,简称HPC。

  • 网格计算（grid computing）

提示：负载均衡和高可用性集群是互联网行业常用的集群架构模式。

负载均衡集群的作用为：

  • 分担用户访问请求及数据流量（负载均衡）。

  • 保持业务连续性，即7*24小时服务（高可用性）

  • 应用于web业务及数据库从库（读）等服务器的业务。

负载均衡集群典型的开源软件包括LVS,Nginx,Haproxy等

1.4 常见的集群软硬件介绍

互联网企业常用的开源集群软件有：Nginx(7 [v1.9] 4),LVS(4层)，haproxy(4,7),keepalived,heartbeat.

应用层（http HTTPS）

传输层（tcp）

互联网企业常用的商业集群硬件有：F5,netscaler,radware,A10等，工作模式相当于haproxy的工作模式。

淘宝，赶集网，新浪等公司曾使用过Netscaler负载均衡产品。



  • 当企业业务重要，技术力量有薄弱，并且希望出钱购买产品及获取更好的服务时，可以选择硬件负载均衡产品，如F5，Netscaler,Radware等，此类公司多为传统的大型非互联网企业，如银行，证券，金融，宝马，奔驰等。

  • 对于门户网站来说，大多会并用软件及硬件产品来分担单一产品的风险，如淘宝，腾讯，新浪等。融资了的企业会购买硬件产品，如赶集网等网站。

  • 中小型互联网企业，由于起步阶段无利润可赚或利润很低，会希望通过使用开源免费的方案来解决问题，因此会雇佣专门的运维人员进行维护。

第2章 Nginx负载均衡集群介绍

2.1 反向代理与负载均衡概念简介

严格的说，nginx仅仅是作为nginxproxy反向代理使用的，因为这个反向代理功能表现的效果是负载均衡的效果，所以本文称之为nginx负载均衡。那么反向代理和负载均衡有什么区别？

普通负载均衡软件，例如大名鼎鼎的LVS，其实现的功能只是对请求数据包的转发（也可能会改写数据包），传递，其中DR模式明显的特征是从负载均衡下面的节点服务器来看，接收到的请求还是来自访问负载均衡器的客户端的真实用户，而反向代理就不一样了，反向代理接受访问用户的请求后，会代理用户重新发起请求代理下的节点服务器，最后把数据返回给客户端用户，在节点服务器看来，访问的节点服务器的客户端用户就是反向代理服务器了，而非真实的网站访问用户。


2.2 负载均衡演示

2.2.1 web服务器上配置站点

2.2.1.1web服务器上配置站点，操作前先备份

[root@web01 ~]# cp/application/nginx/conf/nginx.conf{,.bak.lb}

2.2.1.2创建配置文件

vim/application/nginx/conf/nginx.conf

 

  worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local]"$request" '

                      '$status $body_bytes_sent"$http_referer" '

                     '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

 

   server {

        listen       80;

        server_name  www.etiantian.org;

        location / {

            root   html/www;

            index  index.html index.htm;

        }

        access_log  logs/access_www.log  main;

   }

        server {

        listen       80;

        server_name  bbs.etiantian.org;

        location / {

            root   html/bbs;

            index  index.html index.htm;

        }

        access_log  logs/access_bbs.log  main;

   }

}


2.2.1.3创建站点并追加内容到站点目录主页内容

mkdir -p/application/nginx/html/{www,bbs}

for dir in www bbs;do echo"`ifconfig eth0|egrep -o "10.0.0.[0-9]+"` $dir">/application/nginx/html/$dir/bingbing.html;done

2.2.1.4检查语法并重启服务

/application/nginx/sbin/nginx -t

/application/nginx/sbin/nginx -s reload

2.2.1.5lb01 上面进行测试

curl 10.0.0.7/bingbing.html

curl 10.0.0.8/bingbing.html

curl 10.0.0.9/bingbing.html

2.2.2 负载均衡服务器上配置服务

2.2.2.1在负载均衡lb01上配置配置文件（）

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

 

   upstreamserver_pools {

         server 10.0.0.7;

         server 10.0.0.8;

         server 10.0.0.9;

    }      

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

      }

   }

}

注：多台负载均衡都要配置upstream服务器地址池。

2.2.2.2重启配置文件

[root@lb01 conf]# /application/nginx/sbin/nginx-t

nginx: the configuration file/application/nginx-1.10.2/conf/nginx.conf syntax is ok

nginx: configuration file/application/nginx-1.10.2/conf/nginx.conf test is successful

[root@lb01 conf]# lsof -i:80

COMMAND  PID USER  FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODENAME

nginx   4717 root   6u  IPv4  16704     0t0  TCP *:http (LISTEN)

nginx   4719 www    6u  IPv4 16704      0t0  TCP *:http (LISTEN)

[root@lb01 conf]#/application/nginx/sbin/nginx -s reload

2.2.2.3测试结果

[root@lb01-05 conf]# curl10.0.0.5/bingbing.html

10.0.0.9

10.0.0.255 www

[root@lb01-05 conf]# curl10.0.0.5/bingbing.html

10.0.0.7

10.0.0.255 www

[root@lb01-05 conf]# curl10.0.0.5/bingbing.html

10.0.0.8

10.0.0.255 www


第3章 负载均衡模块说明

nginx http 功能模块

模块说明

ngx_http_proxy_module

proxy代理模块，用于把请求后抛给服务器节点或upstream 服务器池。

ngx_http_upstream_module

负载均衡模块，可以实现网站的负载均衡功能及节点的健康检查，创建一个池子，web服务器。

 

3.1 Nginxupstream模块

nginx的负载均衡功能依赖于ngx_httpstream_module模块，所支持的代理方式包括proxy_pass,fastcgi_pass,memcached_pass等，新版nginx软件支持的方式有所增加。

ngx_http_upstream_module模块允许nginx定义一组或多组节点服务器组，使用时可以通过proxy_pass代理方式把网站的请求发送到实现定义好的对应的upstream组的名字上，具体写法为“proxy_pass  http://www_server_pools”,其中www_server_pools就是一个upstream节点服务器组的名字。

3.1.1 upstream的server标签参数说明

server标签

参数说明

server 10.0.0.8:80

负载均衡后面的RS配置，可以是IP或域名，如果端口不写，默认是80端口。高并发场景下，IP可以换成域名，通过DNS做负载均衡。

weight=1

代表服务器的权重，默认值是1.权重数字越大表示接受的请求比例越大。

max_fails=1

nginx尝试连接后端主机的次数，这个数值是配合proxy_next_upstream，fastcgi_next_upstream和memcached_next_upstream这三个参数来使用，当nginx接收后返回这三个参数定义的状态码时，会将这个请求转发给正常工作的后端服务器，列如404,502,503，max_fails的默认值是1；企业场景：建议2-3次，京东1次，蓝汛10次（CDN），根据业务需求去配置。

fail_timeout=10s

在max_fails定义的失败次数后，距离下次检查的间隔时间，默认是10s,如果max_fails是5，它就检测5次，如果5次都是502。那么，他就会根据fail_timeout的值，等待10s再去检查，还是只检查一次，如果持续502，在不重新加载nginx配置的情况下，每隔10s都只检测一次，常规业务2-3秒比较合理，比如京东3秒，蓝汛3秒，可根据业务需求去配置。

backup

热备配置（RS节点的高可用），当前面激活的RS都失败后会自动启用热备RS，这标志这个服务器作为备份服务器，若主服务器全部宕机了，就会向他转发请求；注意，当负载调度算法为ip_hash时，后端服务器在负载均衡调度中的状态不能使weight和backup。

3.1.1.1nginx upstream weight标签测试

  • 操作前备份

[root@lb01 ~]# cd/application/nginx/conf/

[root@lb01 conf]# pwd

/application/nginx/conf

[root@lb01 conf]# hostname

lb01

[root@lb01 conf]# cpnginx.conf{,.bak.before.upsteam}

[root@lb01 conf]# cat nginx.conf

  • 修改配置文件

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   

   

   upstreamserver_pools {

         server 10.0.0.7:80weight=2;

         server 10.0.0.8:80weight=1;

         server 10.0.0.9:80weight=1;

    }       

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

      }

   }

}

  • 检查语法并重启

/application/nginx/sbin/nginx -t

 

lsof -i:80

/application/nginx/sbin/nginx

  • 测试结果

curl 10.0.0.5/bingbing.html

for i in {1..10};do curl10.0.0.5/bingbing.html;done

3.1.1.2nginx upstream  max_fails和 fail_timeout标签测试

  • 修改配置文件

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type  application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   

   

   upstream server_pools {

         server 10.0.0.7:80 weight=4 max_fails=3 fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.8:80 weight=4 max_fails=3 fail_timeout=30s;

#         server 10.0.0.9:80 weight=1;

   }      

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

      }

   }

}

  • 测试结果：

for n in {1..1000};do curl -s  10.0.0.5/bingbing.html|grep"[78]$";sleep 1;date +%T;done

 

sed -i 'N;s#\n10.0.0.255# #g'/application/nginx/html/{www,bbs}/bingbing.html

3.1.1.3nginx upstream backup标签 测试

  • 修改配置文件

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type  application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   

   

   upstream server_pools {

         server 10.0.0.7:80 weight=4 max_fails=3fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.8:80 weight=4 max_fails=3 fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.9:80 weight=4 max_fails=3fail_timeout=30s backup;

   }      

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

      }

   }

}

3.2 upstream模块调度算法

调度算法一般分为两类，第一类为静态调度算法，即负载均衡器根据自身设定的规则进行分配，不需要考虑后端节点服务器的情况，例如：rr,wrr,ip_hash等都属于静态调度算法。


 

第二类为动态调度算法，即


3.2.1 WRR权重轮询

 

 

3.2.2 RR轮询

 

3.2.3 IP_hash(静态调度算法)

 

 

3.2.4 least_conn

 

 

 

#####nginx.conf 多个虚拟主机

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   

   upstream server_pools {

         server 10.0.0.7:80 weight=4max_fails=3 fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.8:80 weight=4max_fails=3 fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.9:80 weight=4max_fails=3 fail_timeout=30s;

   }      

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

        proxy_set_header Host $host;

      }

   }

   server {

      listen       80;

      server_name  bbs.etiantian.org;

      location / {

       proxy_pass http://server_pools;

        proxy_set_header Host $host;

      }

   }

}

注：多个虚拟主机设置主机头：因为一个web服务器中可能有很多的虚拟主机站点，如果使用IP地址访问时，默认每次访问都会到达第一个站点，此时如果加上主机头，访问一个web网站的时候，会有针对性的访问带有的主机头的虚拟主机。

 

X-Forwarded-For

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   

   

   upstream server_pools {

         server 10.0.0.7:80 weight=4max_fails=3 fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.8:80 weight=4max_fails=3 fail_timeout=30s;

         server 10.0.0.9:80 weight=4max_fails=3 fail_timeout=30s;

   }      

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

        proxy_set_header  Host $host;

        proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

      }

   }

   server {

      listen       80;

      server_name  bbs.etiantian.org;

      location / {

        proxy_pass http://server_pools;

        proxy_set_header  Host $host;

        proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

      }

   }

}


 

##

##根据用户请求的url目录（URI）进行转发 用户的请求

 

####第一个里程碑-规划 分类

/upload      10.0.0.8:80       upload服务器

/static           10.0.0.7:80       static静态服务器

/            10.0.0.9:80       默认

 

####第二个里程碑-创建澡堂子

 

 

upstream upload_pools {

 server 10.0.0.8:80;

}

 

upstream static_pools {

 server 10.0.0.7:80;

}

 

upstream default_pools {

 server 10.0.0.9:80;

}

 

 

##第三个里程碑-什么时候去某一个澡堂子（条件）

location  ====== 专门用来匹配判断 uri  if ($uri ~ xxxx)

 

 

location /static/ {

    proxy_passhttp://static_pools;

   proxy_set_header Host $host;

   proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

}

 

#将符合upload的请求交给上传服务器池upload_pools，配置如下：

location /upload/ {

    proxy_passhttp://upload_pools;

   proxy_set_header Host $host;

   proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

}

 

#不符合上述规则的请求，默认全部交给动态服务器池default_pools，配置如下：

location / {

    proxy_passhttp://default_pools;

   proxy_set_header Host $host;

   proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

}

 

###第四个里程碑-配置lb负载均衡

 

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local]"$request" '

                      '$status $body_bytes_sent"$http_referer" '

                     '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

                           

                           

    upstreamupload_pools {

      server 10.0.0.8:80;

    }

 

    upstreamstatic_pools {

      server 10.0.0.7:80;

    }

 

    upstreamdefault_pools {

      server 10.0.0.9:80;

    }

 

   server {

        listen 80;

        server_name www.etiantian.org;

    location/static/ {

        proxy_pass http://static_pools;

        proxy_set_header Host $host;

        proxy_set_header X-Forwarded-For$remote_addr;

    }

 

        location /upload/ {

        proxy_pass http://upload_pools;

        proxy_set_header Host $host;

        proxy_set_header X-Forwarded-For$remote_addr;

    }

 

     location / {

        proxy_pass http://default_pools;

        proxy_set_header Host $host;

        proxy_set_header X-Forwarded-For$remote_addr;

    }

         access_log  logs/access_www.log  main;

    }

}

 

###第五个里程碑-创建环境

www.etiantian.org/bingbing.html

www.etiantian.org/upload/bingbing.html

www.etiantian.org/static/bingbing.html

 

##web01

mkdir -p/application/nginx/html/www/upload

echo "web01 upload">/application/nginx/html/www/upload/bingbing.html

 

##web02

mkdir -p/application/nginx/html/www/static

echo "web02 static">/application/nginx/html/www/static/bingbing.html

 

##web03

echo "web03 default" >/application/nginx/html/www/bingbing.html

 

###第五个里程碑-进行测试

 

[root@lb01 conf]# curlwww.etiantian.org/bingbing.html

web03 default

[root@lb01 conf]# curlwww.etiantian.org/static/bingbing.html

web02 static

[root@lb01 conf]# curlwww.etiantian.org/upload/bingbing.html

web01 upload

 

 #####nginx.conflb01 基于 用户的客户端浏览器

worker_processes  1;

events {

   worker_connections  1024;

}

http {

   include       mime.types;

   default_type application/octet-stream;

   sendfile        on;

   keepalive_timeout  65;

   

   upstream upload_pools {

     server 10.0.0.8:80;

   }

   

   upstream static_pools {

     server 10.0.0.7:80;

   }

   

   upstream default_pools {

     server 10.0.0.9:80;

   }

   

   server {

      listen       80;

      server_name  www.etiantian.org;

        location / {

         if ($http_user_agent ~*"MSIE")

 

          {

            proxy_pass http://static_pools;

          }

         if ($http_user_agent ~*"Chrome")

 

          {

            proxy_pass http://upload_pools;

          }

        proxy_pass http://default_pools;

        proxy_set_header Host $host;

        proxy_set_header X-Forwarded-For$remote_addr;

       

      }

   }

}

 

 

[root@lb01 conf]# curl10.0.0.5/bingbing.html

web03 default

[root@lb01 conf]# curl10.0.0.5/static/bingbing.html

<html>

<head><title>404 NotFound</title></head>

<bodybgcolor="white">

<center><h1>404 NotFound</h1></center>

<hr><center>nginx/1.10.2</center>

</body>

</html>

[root@lb01 conf]# curl10.0.0.5/upload/bingbing.html

<html>

<head><title>404 NotFound</title></head>

<body bgcolor="white">

<center><h1>404 NotFound</h1></center>

<hr><center>nginx/1.10.2</center>

</body>

</html>

 

[root@lb01 conf]# curl -A chrome10.0.0.5/upload/bingbing.html

web01 upload

[root@lb01 conf]# curl10.0.0.5/bingbing.html

web03 default

[root@lb01 conf]# curl -A msie10.0.0.5/static/bingbing.html

web02 static

 

[root@lb01 conf]# ####访问一个目录  nginx 默认找的文件是 index.html index.htm

[root@lb01 conf]# #####如果这些文件不存在  nginx报错 403

[root@lb01 conf]# curl -A chrome10.0.0.5/upload/oldboy.txt

<html>

<head><title>404 NotFound</title></head>

<bodybgcolor="white">

<center><h1>404 NotFound</h1></center>

<hr><center>nginx/1.10.2</center>

</body>

</html>

 

404错误

[root@lb01 conf]# ####1.10.0.0.5  访问我的反向代理 lb01

[root@lb01 conf]# ####2.10.0.0.5 默认访问第一个虚拟主机 server 

[root@lb01 conf]# ####3.查看对应的条件 uri 目录

[root@lb01 conf]#         # if ($http_user_agent ~*"MSIE")

[root@lb01 conf]#         #

[root@lb01 conf]#         # {

[root@lb01 conf]#         #   proxy_pass http://static_pools;

[root@lb01 conf]#         # }

[root@lb01 conf]#         # if ($http_user_agent ~*"Chrome")

[root@lb01 conf]#         #

[root@lb01 conf]#         # {

[root@lb01 conf]#         #   proxy_pass http://upload_pools;

[root@lb01 conf]#         # }

[root@lb01 conf]#         #proxy_pass http://default_pools;

[root@lb01 conf]# ####4.最后找到的是 默认的池塘 里面没有 upload 目录

[root@lb01 conf]# ####5. 没有这个目录 404 找不到

[root@lb01 conf]# curl  10.0.0.5/upload/

<html>

<head><title>404 NotFound</title></head>

<bodybgcolor="white">

<center><h1>404 NotFound</h1></center>

<hr><center>nginx/1.10.2</center>

</body>

</html>

403错误

[root@lb01 conf]# curl -A msie  10.0.0.5/static/

<html>

<head><title>403Forbidden</title></head>

<bodybgcolor="white">

<center><h1>403Forbidden</h1></center>

<hr><center>nginx/1.10.2</center>

</body>

</html>

[root@lb01 conf]# ####1.lb01

[root@lb01 conf]# ####2.匹配的是第一个虚拟主机 10.0.0.5  www.etiantian.org

[root@lb01 conf]# ####3.进入location

[root@lb01 conf]#         # if ($http_user_agent ~*"MSIE")

[root@lb01 conf]#         #

[root@lb01 conf]#         # {

[root@lb01 conf]#         #   proxy_pass http://static_pools;

[root@lb01 conf]#         # }

[root@lb01 conf]#         # if ($http_user_agent ~*"Chrome")

[root@lb01 conf]#         #

[root@lb01 conf]#         # {

[root@lb01 conf]#         #   proxy_pass http://upload_pools;

[root@lb01 conf]#         # }

[root@lb01 conf]# ####5.判断

[root@lb01 conf]# ####-A 装作是msie

[root@lb01 conf]# ####6.扔到了static_pools  10.0.0.7

[root@lb01 conf]# ####7.10.0.0.7 这个机器上面  有/static 目录

[root@lb01 conf]#####8.10.0.0.5/static/  =====10.0.0.5/static/index.html

[root@lb01 conf]# ####9.找首页文件 但是 首页文件不存在就显示403     默认去找index.html

[root@lb01 conf]#

[root@lb01 conf]# ####10.找不到就汇报403 错误 。

##1.浏览器缓存 ctrl+F5

##2.域名没有解析

##3.修改了配置文件，没重启  配置文件没生效

本文转自写个博客骗钱博客51CTO博客，原文链接http://blog.51cto.com/dadonggg/1946509如需转载请自行联系原作者


菜鸟东哥

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负载均衡
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调度
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