nginx应用：使用nginx进行负载均衡

这篇文章主要介绍了关于nginx应用：使用nginx进行负载均衡，有着一定的参考价值，现在分享给大家，有需要的朋友可以参考一下

nginx一般可以用于七层的负载均衡，这篇文章将介绍一些负载均衡的基本知识以及使用nginx进行负载均衡的简单的例子。

四层负载均衡 vs 七层负载均衡

经常会说七层负载均衡还是四层负载均衡，其实根据ISO的OSI网络模型的所在层的叫法而决定的，nginx因为在使用http协议在应用层进行负载均衡的操作，所以被称为七层负载均衡。而诸如LVS在TCP层进行负载均衡操作的则被称为四层负载均衡。一般来说，有如下层的负载均衡分类：

类别	OSI模型层	说明
二层负载均衡	MAC层	根据MAC地址进行响应
三层负载均衡	IP层	根据IP地址进行响应
四层负载均衡	TCP层	在IP地址的基础上结合端口号进行响应
七层负载均衡	HTTP层	在四层的基础上，可继续根据URL/浏览器类别等七层的信息进行进一步的响应

常见软件的支持

软件	四层负载均衡	七层负载均衡
nginx	轻量实现	支持http和mail，性能与haproxy相近
haproxy	-	支持七层负载均衡
LVS	支持四层负载均衡，实现较重	-
F5	硬件实现，成本高	-

常见的负载均衡算法

负载均衡常见有如下几种算法：

负载均衡算法	负载均衡算法(E)	nginx支持与否	说明	适用场景
普通轮询	Round Robin	支持	权重相同的轮询	适用于外部服务请求和内部服务器都相对均衡的场景
权重轮询	Weighted Round Robin	支持（weight）	可以设定不同权重进行轮询	服务器的处理能力不同，或则希望进行流量的控制，比如Canary Release
随机均衡	Random	-	随机分配给服务器	外部和内部均非常均衡的场合，或者需要随机的分配的需求较强
权重随机	Weighted Random	-	结合权重随机分配给服务器	可结合权重调节随机策略，更好地适应现实中分布状况
响应速度	Response Time	支持（fair）	根据服务器的响应速度进行分配	服务器性能和服务器当前运行状况的结合，此种策略能动态的调整状态，避免能者已经不能的情况下仍然被大量分配作业
最少连接	Least Connection	根据连接的数量进行分配	轮询做的是分配任务，由于实际情况中无法控制轮训分配的任务，但是无法确认任务完成的速度，会导致反映真实服务器负荷的连接数产生不同，适合于长时间提供长连接服务的业务，比如网上的客服的WebSocket的实现，或者FTP/SFTP等服务。
DNS响应	Flash DNS	-	根据最快返回的DNS解析结果来继续请求服务，忽略其他DNS返回的IP地址	适用于具有全局负载均衡的情况下，比如CDN

负载均衡演示实例：普通轮询

接下来使用nginx来演示一下如何进行普通轮询：

负载均衡算法	负载均衡算法(E)	nginx支持与否	说明	适用场景
普通轮询	Round Robin	支持	权重相同的轮询	适用于外部服务请求和内部服务器都相对均衡的场景

事前准备

事前在7001/7002两个端口分别启动两个服务，用于显示不同信息，为了演示方便，使用tornado做了一个镜像，通过docker容器启动时传递的参数不同用于显示服务的不同。

[root@kong ~]# docker run -d -p 7001:8080 liumiaocn/tornado:latest python /usr/local/bin/daemon.py "User Service 1: 7001"ddba0abd24524d270a782c3fab907f6a35c0ce514eec3159357bded09022ee57
[root@kong ~]# docker run -d -p 7002:8080 liumiaocn/tornado:latest python /usr/local/bin/daemon.py "User Service 1: 7002"95deadd795e19f675891bfcd44e5ea622c95615a95655d1fd346351eca707951
[root@kong ~]# [root@kong ~]# curl http://192.168.163.117:7001Hello, Service :User Service 1: 7001[root@kong ~]# [root@kong ~]# curl http://192.168.163.117:7002Hello, Service :User Service 1: 7002[root@kong ~]#

启动nginx

[root@kong ~]# docker run -p 9080:80 --name nginx-lb -d nginx 9d53c7e9a45ef93e7848eb3f4e51c2652a49681e83bda6337c89a3cf2f379c74
[root@kong ~]# docker ps |grep nginx-lb9d53c7e9a45e        nginx                      "nginx -g 'daemon ..."   11 seconds ago      Up 10 seconds       0.0.0.0:9080->80/tcp                                                 nginx-lb
[root@kong ~]#

nginx代码段

准备如下nginx代码段将其添加到nginx的/etc/nginx/conf.d/default.conf中

http {
upstream nginx_lb {    server 192.168.163.117:7001;    server 192.168.163.117:7002;
}server {
    listen       80;
    server_name  www.liumiao.cn 192.168.163.117;
    location / {
        proxy_pass http://nginx_lb;
    }

}

修改default.conf的方法

可以通过在容器中安装vim达到效果，也可以在本地修改然后通过docker cp传入，或者直接sed修改都可。如果在容器中安装vim，使用如下方式即可

[root@kong ~]# docker exec -it nginx-lb sh# apt-get update...省略# apt-get install vim...省略

修改前

# cat default.confserver {
    listen       80;
    server_name  localhost;    #charset koi8-r;
    #access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;        index  index.html index.htm;
    }    #error_page  404              /404.html;

    # redirect server error pages to the static page /50x.html
    #
    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }    # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
    #}

    # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    root           html;
    #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
    #    fastcgi_index  index.php;
    #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
    #    include        fastcgi_params;
    #}

    # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
    # concurs with nginx's one
    #
    #location ~ /\.ht {
    #    deny  all;
    #}}#

修改后

# cat default.confupstream nginx_lb {    server 192.168.163.117:7001;    server 192.168.163.117:7002;
}server {
    listen       80;
    server_name  www.liumiao.cn 192.168.163.117;    #charset koi8-r;
    #access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {        #root   /usr/share/nginx/html;
        #index  index.html index.htm;
        proxy_pass http://nginx_lb;
    }    #error_page  404              /404.html;

    # redirect server error pages to the static page /50x.html
    #
    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }    # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
    #}

    # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    root           html;
    #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
    #    fastcgi_index  index.php;
    #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
    #    include        fastcgi_params;
    #}

    # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
    # concurs with nginx's one
    #
    #location ~ /\.ht {
    #    deny  all;
    #}}#

重启nginx容器

[root@kong ~]# docker restart nginx-lbnginx-lb
[root@kong ~]#

确认结果

可以清晰地看到按照顺序，进行轮询：

[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7001[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7002[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7001[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7002[root@kong ~]#

负载均衡演示实例：权重轮询

而在此基础上，进行权重轮询只需要加上weight即可

负载均衡算法	负载均衡算法(E)	nginx支持与否	说明	适用场景
权重轮询	Weighted Round Robin	支持（weight）	可以设定不同权重进行轮询	服务器的处理能力不同，或则希望进行流量的控制，比如Canary Release

修改default.conf

按照如下修改default.conf

# cp default.conf default.conf.org
# vi default.conf
# diff default.conf default.conf.org
2,3c2,3
<     server 192.168.163.117:7001 weight=100;<     server 192.168.163.117:7002 weight=200;
--->     server 192.168.163.117:7001;
>     server 192.168.163.117:7002;
#

重启nginx容器

[root@kong ~]# docker restart nginx-lbnginx-lb
[root@kong ~]#

确认结果

可以看到轮询结果按照1/3和2/3的比重在进行了：

[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7001[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7002[root@kong ~]# curl http://localhost:9080Hello, Service :User Service 1: 7002[root@kong ~]#

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