如何用nginx實現動靜分離的負載平衡集群

一. 實驗環境

1.1 系統及服務

本次用到的作業系統及服務：

本次實驗一共需要3台伺服器，一台nginx做為負載平衡分發器和動靜分離的分發器，兩台apache做為後端伺服器，使用nginx實現兩台apache伺服器的負載平衡和動靜分離。

作業系統：centos7.6
nginx 版本： 1.22 版本
apache版本：系統預設自帶的 2.4.6
php版本：系統預設自帶的 5.4.16

apache和php版本，都可以升級為最新版本，可以從官網下載安裝。

1.2 本次要實作的架構圖

一般我們的伺服器分很多種，有檔案伺服器，圖片伺服器，資料庫伺服器。

還有各種不同的服務：

• 靜態檔案處理：可以使用nginx 或apache

• 移動檔案處理： apa​​che ，tomcat

• 圖片檔案處理： squid

#本文中我們使用nginx實作動靜分離的負載平衡叢集。

二. nginx負載平衡詳解

2.1 什麼是負載平衡？

伺服器的負載平衡是指將來自客戶端的請求分攤到多台伺服器上，以達到提高系統效能、增加系統可靠性、避免單點故障等目的的技術。

透過負載平衡，可以讓多台伺服器共同處理客戶端的請求，從而提高系統的整體效能和可用性。

在負載平衡中，通常會把多台伺服器組成一個伺服器集群，客戶端向負載平衡器發送請求，負載平衡器會根據一定的演算法將請求分配到伺服器集群中的一台或多台伺服器上進行處理。負載平衡的演算法有很多種，常見的有輪詢、隨機、最小連線數等。

負載平衡策略可以變得更加複雜，例如使用進階功能，如會話保持、健康檢查和動態權重調整來實現。透過實際需求的配置和調整，可以提高負載平衡系統的靈活性和效率。

2.2 負載平衡的5中方式

Nginx 的upstream 負載的5種方式，目前最常用前3 種方式：
1) 輪詢（預設）
每個請求依時間順序逐一分配到不同的後端伺服器，如果後端伺服器down 掉，能自動剔除。
2) weight
指定輪詢幾率，weight 和存取比率成正比，用於後端伺服器效能不均的情況。
3) ip_hash
每個請求按訪問 ip 的 hash 結果分配，這樣每個訪客固定訪問一個後端伺服器，可以解決 session 的問題。
4) air（第三方）
按後端伺服器的回應時間來分配請求，回應時間短的優先分配。
5) url_hash（第三方）
按存取url的hash結果來分配請求，使同樣的url定向到同一個後端伺服器，後端伺服器為快取時比較有效

三. 安裝nginx作為流量分發器

3.1 安裝nginx前準備安裝依賴工具

[root@mufeng41 ~]#  yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake

[root@mufeng41 ~]# yum -y install zlib zlib-devel openssl openssl-devel pcre pcre-devel

沐風曉月在做這一步安裝的時候，忘了掛載鏡像，浪費了不少時間，所以要提前掛載，配置yum來源哦。

上傳nginx壓縮包，進行解壓縮

[root@mufeng41 ~]# ll nginx-1.12.2.tar.gz 
-rw-r--r--. 1 root root 981687 8月  27 2019 nginx-1.12.2.tar.gz
[root@mufeng41 ~]# tar xf nginx-1.12.2.tar.gz  -C /usr/local/src/

登入並查看

root@mufeng41 ~]# cd !$
cd /usr/local/src/
[root@mufeng41 src]# ls
nginx-1.12.2
[root@mufeng41 src]# cd nginx-1.12.2/
[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# ls
auto  CHANGES  CHANGES.ru  conf  configure  contrib  html  LICENSE  man  README  src
[root@mufeng41 nginx-1.12.2]#

3.2 開始編譯

./configure --prefix=/usr/local/nginx  --with-http_dav_module --with-http_stub_status_module --with-http_addition_module --with-http_sub_module --with-http_flv_module  --with-http_mp4_module

對參數的解釋：

• –with-http_dav_module 啟用ngx_http_dav_module支援（增加PUT,DELETE,MKCOL：建立集合,COPY和MOVE方法）預設為關閉，需編譯開啟

• –with-http_stub_status_module 啟用ngx_http_stub_status_module支援（取得nginx自上次啟動以來的工作狀態）

• –with-http_addition_module 啟用ngx支援（作為一個輸出過濾器，支援不完全緩衝，分部分回應請求）

• #–with-http_sub_module 啟用ngx_http_sub_module支援（允許用一些其他文字取代nginx回應中的一些文字）

• –with-http_flv_module 啟用ngx_http_flv_module支援（提供尋求記憶體使用基於時間的偏移量檔案）

• –with -http_mp4_module 啟用對mp4檔案支援（提供尋求記憶體使用基於時間的偏移量檔案）

3.3 開始編譯安裝nginx

使用make && make install進行安裝

[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# make && make install

如何判斷是否執行成功？

答案：echo $？

3.4 產生運行的nginx用戶

[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# useradd -u 8000 -s /sbin/nologin  nginx
[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# id nginx
uid=8000(nginx) gid=8000(nginx) 组=8000(nginx)
[root@mufeng41 nginx-1.12.2]#

3.5 啟動nginx並測試

如果你不知道nginx設定檔和啟動腳本在哪，可以搜尋一下，使用find / -name nginx.conf.

啟動服務

[root@itlaoxin163 ~]# find / -name nginx.conf
/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

# 启动
[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# /usr/local/nginx/sbin/nginx 

[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# netstat -antup |grep 80
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      25286/nginx: master 
udp        0      0 0.0.0.0:58076           0.0.0.0:*

查看效果

[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# systemctl stop firewalld.service
[root@mufeng41 nginx-1.12.2]# curl -I 127.0.0.1
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.12.2
Date: Fri, 24 Mar 2023 11:06:29 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 612
Last-Modified: Fri, 24 Mar 2023 11:01:53 GMT
Connection: keep-alive
ETag: "641d8321-264"
Accept-Ranges: byte

四. 配置nginx成为分发器

4.1 先备份配置文件

[root@mufeng41 conf]# pwd
/usr/local/nginx/conf
[root@mufeng41 conf]# cp nginx.conf nginx.conf.bak
[root@mufeng41 conf]#

4.2 把nginx设置成分发器，实现动静分离

配置如下图：

配置分发器

location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;


        if ($request_uri ~* \.html$){
                   proxy_pass http://htmlservers;
           }
        if ($request_uri ~* \.php$){
                   proxy_pass http://phpservers;
           }
                   proxy_pass http://picservers;

        }

注释：
location 的作用是根据请求的 URI，将请求转发到不同的后端服务器上进行处理。具体解释如下：

• location /：表示所有请求（URI）都会被这个 location 块所匹配。

• root html：表示当访问的 URI对应的文件不存在时，会在 nginx 安装目录下的 html 目录中查找对应的文件。

• index index.html

• index.htm：表示当访问的 URI 对应的目录中没有指定的默认文件时，会尝试访问 index.html 或 index.htm 文件。

• if ($request_uri ~* .html$)：表示如果请求的 URI 包含 .html，则执行下面的语句。

• proxy_pass http://htmlservers：表示将请求转发到名为 htmlservers 的后端服务器处理。

• if ($request_uri ~* .php$)：表示如果请求的 URI 包含 .php，则执行下面的语句。

• proxy_pass http://phpservers：表示将请求转发到名为 phpservers 的后端服务器处理。

• proxy_pass http://picservers：表示将请求转发到名为 picservers 的后端服务器处理，这个语句没有条件限制,如果以上两个if 语句都不匹配，则会执行这个语句。

接下来设置负载均衡对应的IP

定义负载均衡设备的IP

在nginx配置文件最后一行}前添加一下内容：

代码如下：

 upstream  htmlservers {  
         server 192.168.1.42:80;   
         server 192.168.1.43:80;
 }
 upstream  phpservers{
         server 192.168.1.42:80;
         server 192.168.1.43:80;
 }
 upstream  picservers {
         server 192.168.1.42:80;
         server 192.168.1.43:80;
 }

配置文件是否有错误

[root@mufeng41 conf]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

重启nginx

[root@mufeng41 conf]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

五. 配置两台http服务器

接下来，需要在 mufeng42和mufeng43上操作

5.1 配置mufeng42服务器 配置web服务器：

[root@mufeng42 ~]# yum install httpd  php -y

生成静态测试文件

[root@mufeng42 ~]# echo 192.168.1.42  > /var/www/html/index.html

在创建一个php文件：

[root@itlaoxin162 ~]# vim /var/www/html/test.php

写入内容：

echo "我是42服务器";echo "我是沐风晓月"<?phpphpinfo();?>

启动apache

[root@mufeng42 ~]# systemctl  restart httpd

5.2 配置mufeng43服务器

安装http并生成静态文件

[root@mufeng43 ~]# yum install httpd php -y
[root@mufeng43 ~]# echo 192.168.1.43 > /var/www/html/index.html

建立php文件

[root@mufeng43 ~]# cd /var/www/html/

[root@mufeng43 html]# vi mufeng.php
[root@mufeng43 html]# cat mufeng.php 
echo "我是43服务器";
<?php
phpinfo();
?>

启动配置文件

[root@mufeng43 html]# systemctl restart httpd

5.3 测试

到目前为止，nginx负载均衡就结束了，接下来就可以测试了：

测试静态页面

浏览器输入： http://192.168.1.41/ 进行测试

测试转发动态页面：

浏览器输入 http://192.168.1.41/test.php

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