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Linux で nginx サーバーをインストールし、負荷分散を構成する方法

WBOY転載: 2023-05-13 23:19:04967ブラウズ

1. テスト環境のセットアップ

ここでのテスト環境は、virtualbox を介してインストールされた 2 台の lubuntu 19.04 仮想マシンです。Linux システムのインストール方法については、詳細な説明は省略します。

2 つの Linux 仮想マシン間の相互アクセスを確保するために、デフォルトの nat 方式に加えて、仮想マシンのネットワーク構成では、virtualbox ソフトウェアが提供する内部ネットワーク (内部) ネットワーク方式も使用されます。

さらに、2 つの仮想マシンの「内部ネットワーク」に関連付けられたネットワークカードは、同じネットワークセグメントの静的 IP アドレスにバインドする必要があります。これにより、2 つのホストはローカルエリアネットワークを形成し、お互いに直接通信してアクセスします。

ネットワーク構成

virtualbox ソフトウェアを開き、2 つの仮想マシンの設定インターフェイスに入り、内部ネットワーク接続方法でネットワーク接続を追加します。次のように (2 つの仮想マシン) 各仮想マシンに同じ構成を作成します):

Linux で nginx サーバーをインストールし、負荷分散を構成する方法

内部ネットワーク

仮想マシンシステムにアクセスし、ip addr コマンドを使用して現在のネットワーク接続情報を表示します。

$ ip addr
...
2: enp0s3: <broadcast,multicast,up,lower_up> mtu 1500 qdisc fq_codel state up group default qlen 1000
 link/ether 08:00:27:38:65:a8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet 10.0.2.15/24 brd 10.0.2.255 scope global dynamic noprefixroute enp0s3
  valid_lft 86390sec preferred_lft 86390sec
 inet6 fe80::9a49:54d3:2ea6:1b50/64 scope link noprefixroute
  valid_lft forever preferred_lft forever
3: enp0s8: <broadcast,multicast,up,lower_up> mtu 1500 qdisc fq_codel state up group default qlen 1000
 link/ether 08:00:27:0d:0b:de brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet6 fe80::2329:85bd:937e:c484/64 scope link noprefixroute
  valid_lft forever preferred_lft forever

enp0s8 ネットワークカードが現時点では ipv4 アドレスにバインドされていないことがわかり、手動で指定する必要があります。その静的IP。

ubuntu 17.10 バージョンから、netplan と呼ばれる新しいツールが導入され、元のネットワーク構成ファイル /etc/network/interfaces は無効になることに注意してください。

したがって、ネットワークカードの静的 IP を設定するときは、/etc/netplan/01-network-manager-all.yaml 構成ファイルを変更する必要があります。例は次のとおりです:

network:
 version: 2
 renderer: networkmanager
  ethernets:
  enp0s8:
   dhcp4: no
   dhcp6: no
   addresses: [192.168.1.101/24]
#   gateway4: 192.168.1.101
#   nameservers:
#     addresses: [192.168.1.101, 8.8.8.8]

2 つのホストは同じサブネット内にあるため、ゲートウェイと DNS サーバーは構成されていない場合でも相互にアクセスできます。現時点では、対応する構成項目をコメントアウトします (後で独自の DNS サーバーを構築してみることができます)。

編集が完了したら、sudo netplan apply コマンドを実行すると、前に構成した静的 IP が有効になります。

$ ip addr
...
3: enp0s8: <broadcast,multicast,up,lower_up> mtu 1500 qdisc fq_codel state up group default qlen 1000
  link/ether 08:00:27:0d:0b:de brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  inet 192.168.1.101/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute enp0s8
    valid_lft forever preferred_lft forever
  inet6 fe80::a00:27ff:fe0d:bde/64 scope link
    valid_lft forever preferred_lft forever

別の仮想マシンにログインし、同じ操作を実行します (構成ファイルのアドレス項目が [192.168.1.102/24] に変更されることに注意してください)。 2 台の仮想マシンのネットワーク構成が完了しました。

現時点では、IP アドレス 192.168.1.101 の Linux 仮想マシンサーバー 1 と、IP アドレス 192.168.1.102 の Linux 仮想マシンサーバー 2 が存在します。 2 つのホストは相互にアクセスできます。テストは次のとおりです:

starky@server1:~$ ping 192.168.1.102 -c 2
ping 192.168.1.102 (192.168.1.102) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.102: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.951 ms
64 bytes from 192.168.1.102: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.330 ms
--- 192.168.1.102 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 2ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.330/0.640/0.951/0.311 ms
skitar@server2:~$ ping 192.168.1.101 -c 2
ping 192.168.1.101 (192.168.1.101) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.101: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.223 ms
64 bytes from 192.168.1.101: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.249 ms
--- 192.168.1.101 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 29ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.223/0.236/0.249/0.013 ms

2. nginx サーバーのインストール

nginx をインストールするには、主に 2 つの方法があります:

コンパイル前のバイナリプログラム。これは最も簡単で最速のインストール方法であり、すべての主流オペレーティングシステムはパッケージマネージャー (ubuntu の apt-get など) を通じてインストールできます。この方法では、ほぼすべての公式モジュールまたはプラグインがインストールされます。
ソースコードからコンパイルしてインストールします。この方法は前者よりも柔軟で、インストールする必要があるモジュールまたはサードパーティのプラグインを選択できます。

この例には特別な要件がないため、最初のインストール方法を直接選択してください。コマンドは次のとおりです:

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install nginx

インストールが成功したら、 systemctl status nginx コマンドを使用して nginx サービスの実行ステータスを確認します:

$ systemctl status nginx
● nginx.service - a high performance web server and a reverse proxy server
  loaded: loaded (/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: en
  active: active (running) since tue 2019-07-02 01:22:07 cst; 26s ago
   docs: man:nginx(8)
 main pid: 3748 (nginx)
  tasks: 2 (limit: 1092)
  memory: 4.9m
  cgroup: /system.slice/nginx.service
      ├─3748 nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_pro
      └─3749 nginx: worker process

Through curl -i 127.0.0.1 Webサーバーに正常にアクセスできるか確認するコマンド:

$ curl -i 127.0.0.1
http/1.1 200 ok
server: nginx/1.15.9 (ubuntu)
...

3. 負荷分散設定

負荷分散(負荷分散) ) は、特定のルールに従って負荷を割り当てることを意味します。複数の操作ユニットで実行して、サービスの可用性と応答速度を向上させます。

簡単な図の例は次のとおりです。

Linux で nginx サーバーをインストールし、負荷分散を構成する方法

負荷分散

たとえば、Web サイトアプリケーションがサーバークラスターにデプロイされているとします。負荷分散サーバーは、複数のホストで構成され、エンドユーザーとサーバークラスターの間に配置され、エンドユーザーのアクセストラフィックを受信し、一定のルールに従ってユーザーアクセスをバックエンドサーバーホストに分散する役割を果たします。同時実行性が高い状況での応答速度が向上します。

負荷分散サーバー

nginx は、アップストリームオプションを通じて負荷分散を構成できます。ここでは、仮想マシンserver1を負荷分散サーバーとして使用します。

serve1 上のデフォルトサイトの構成ファイル (sudo vim /etc/nginx/sites-available/default) を次の内容に変更します:

upstream backend {
  server 192.168.1.102:8000;
  server 192.168.1.102;
}
server {
  listen 80;

  location / {
    proxy_pass http://backend;
  }
}

テスト目的のため、現在は2 つの仮想マシン。 server1 (192.168.1.101) は負荷分散サーバーとして使用されているため、server2 (192.168.1.102) がアプリケーションサーバーとして使用されます。

ここでは、nginx の仮想ホスト機能を使用して、192.168.1.102 と 192.168.1.102:8000 を 2 つの異なるアプリケーションサーバーとして「シミュレート」します。

アプリケーションサーバー

server2 上のデフォルトサイトの構成ファイル (sudo vim /etc/nginx/sites-available/default) を次の内容に変更します。 # #

server {
    listen 80;

    root /var/www/html;

    index index.html index.htm index.nginx-debian.html;

    server_name 192.168.1.102;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

/var/www/html ディレクトリにデフォルトサイトのインデックスページとしてindex.html ファイルを作成します。内容は次のとおりです:

<html>
  <head>
    <title>index page from server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server1, address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>

実行

sudo systemctl restart nginx nginxサービスを再起動するコマンド。この時点で、新しく作成されたindex.htmlページにアクセスできます:

$ curl 192.168.1.102
<html>
  <head>
    <title>index page from server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server1, address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>

配置“另一台主机”上的站点，在 server2 上创建 /etc/nginx/sites-available/server2 配置文件，内容如下：

server {
    listen 8000;

    root /var/www/html;

    index index2.html index.htm index.nginx-debian.html;

    server_name 192.168.1.102;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

注意监听端口和 index 页面的配置变化。在 /var/www/html 目录下创建 index2.html 文件，作为 server2 站点的 index 页面，内容如下：

<html>
  <head>
    <title>index page from server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server2, address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>

ps：为了测试目的，default 站点和 server2 站点配置在同一个主机 server2 上，且页面稍有不同。实际环境中通常将这两个站点配置在不同的主机上，且内容一致。

运行 sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/server2 /etc/nginx/sites-enabled/ 命令启用刚刚创建的 server2 站点。

重启 nginx 服务，此时访问即可获取刚刚创建的 index2.html 页面：

$ curl 192.168.1.102:8000
<html>
  <head>
    <title>index page from server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server2, address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>

负载均衡测试

回到负载均衡服务器即虚拟机 server1 上，其配置文件中设置的反向代理 url 为。

由于未曾配置域名解析服务，无法将 urlhttp://backend 定位到正确的位置。

可以修改 server1 上的 /etc/hosts 文件，添加如下一条记录：

127.0.0.1 backend

即可将该域名解析到本地 ip ，完成对负载均衡服务器的访问。

重启 nginx 服务，在 server1 上访问，效果如下：

$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>index page from server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server1, address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>
$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>index page from server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server2, address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>
$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>index page from server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server1, address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>
$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>index page from server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>this is server2, address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>

从输出中可以看出，server1 对负载均衡服务器的访问，完成了对应用服务器 server2 上两个 web 站点的轮询，起到负载均衡的作用。

四、负载均衡方法

nginx 开源版本提供四种负载均衡的实现方式，简单介绍如下。

1. round robin

用户请求均匀地分配给后端服务器集群（可以通过 weight 选项设置轮询的权重），这是 nginx 默认使用的负载均衡方式：

upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server backend2.example.com;
}

2. least connections

用户请求会优先转发给集群中当前活跃连接数最少的服务器。同样支持 weight 选项。

upstream backend {
  least_conn;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

3. ip hash

用户请求会根据客户端 ip 地址进行转发。即该方式意图保证某个特定的客户端最终会访问同一个服务器主机。

upstream backend {
  ip_hash;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

4. generic hash

用户请求会根据一个自定义键值确定最终转发的目的地，该键值可以是字符串、变量或者组合（如源 ip 和端口号）。

upstream backend {
  hash $request_uri consistent;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

权重

参考下面的示例配置：

upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server backend2.example.com;
  server 192.0.0.1 backup;
}

默认权重（weight）为 1 。 backup 服务器只有在所有其他服务器全部宕机的情况下才会接收请求。

如上面的示例，每 6 个请求会有 5 个转发给 backend1.example.com，1 个转发给 backend2.example.com。只有当 backend1 和 backend2 全部宕机时，192.0.0.1 才会接收并处理请求。

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