基于 Nginx 实现的负载均衡

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2020-08-24 2020-08-24 约 1170 字预计阅读 3 分钟

负载均衡是高可用网络基础架构的关键组件，通常用于将工作负载分布到多个服务器来提高网站、应用、数据库或其他服务的性能和可靠性。

如果手上没有足够数量的公网云服务器，本地使用虚拟机环境搭建集群做负载均衡测试是最省钱的做法，也方便做快照恢复。

一、准备工作

我使用 VMware 在本地部署了 3 台 CentOS 服务器作为测试环境，统一安装宝塔编译环境（LNMP）。虚拟机的网络配置不是本文的重点，就不再赘述了。

二、检查环境

这 3 台 CentOS 服务器编译好环境之后分别添加一个网站，检查 web 服务是否正常，并修改其中 2 台的默认模板文件，方便在测试负载均衡效果时区分是哪台服务器提供的 web 服务。

本次测试的三台服务器 IP 地址分别为

192.168.150.10（负载均衡主服务器） 192.168.150.20（业务服务器） 192.168.150.30（业务服务器）

三、部署网站

测试域名为 t10.com，因此需要在宿主机上将此域名解析到负载均衡主服务器（192.168.150.10）。

修改宿主机的 hosts 文件（路径：C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts），添加以下内容。

192.168.150.10 t10.com

分别在三台服务器上添加网站后，将 t10.com 这个域名解析到网站上。

如下图示例

在负载均衡主服务器的 server 语法块下，也就是网关的配置文件中加入一条转发规则

location / { 
    # 转发至负载均衡服务器
    proxy_pass http://fzjh;
    proxy_connect_timeout 2s;
    proxy_set_header Host $host; 
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; 
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}

在负载均衡主服务器的 nginx 配置文件的 http 语法块下（与 server 同级别）加入规则

upstream fzjh {
    # least_conn;
    # ip_hash;
    server 192.168.150.20:80 weight=1;
    server 192.168.150.30:80 weight=1;
    # server 192.168.150.30:80 backup;
}

保存配置文件后重启 nginx，此时访问 t10.com 时会自动分发至两台业务服务器（192.168.150.20、192.168.150.30）。

四、常用的 nginx 负载均衡算法

1、轮询（默认）

轮询即 Round Robin，根据 Nginx 配置文件中的顺序，依次把客户端的 Web 请求分发到不同的后端服务器。

http{ 
 upstream sampleapp {
   server ...; 
   server ...; 
 } 
 .... 
 server{ 
   listen 80; 
   ... 
   location / { 
    proxy_pass http://sampleapp; 
   }  
 }

2、least_conn（最少连接）

Web 请求会被转发到连接数最少的服务器上。

http{ 
 upstream sampleapp { 
   least_conn;
   server ...; 
   server ...; 
 } 
 .... 
 server{ 
   listen 80; 
   ... 
   location / { 
    proxy_pass http://sampleapp; 
   }  
 }

3、ip_hash（IP 地址哈希）

前述的两种负载均衡方案中，同一客户端连续的 Web 请求可能会被分发到不同的后端服务器进行处理，因此如果涉及到会话 Session，那么会话会比较复杂。常见的是基于数据库的会话持久化。要克服上面的难题，可以使用基于 IP 地址哈希的负载均衡方案。这样的话，同一客户端连续的 Web 请求都会被分发到同一服务器进行处理。

http{ 
 upstream sampleapp { 
   ip_hash;
   server ...; 
   server ...; 
 } 
 .... 
 server{ 
   listen 80; 
   ... 
   location / { 
    proxy_pass http://sampleapp; 
   }  
 }

4、基于权重的负载均衡算法

基于权重的负载均衡即 Weighted Load Balancing，这种方式下，我们可以配置 Nginx 把请求更多地分发到高配置的后端服务器上，把相对较少的请求分发到低配服务器。

http{ 
 upstream sampleapp {
   server ... weight=1; 
   server ... weight=1; 
 } 
 .... 
 server{ 
   listen 80; 
   ... 
   location / { 
    proxy_pass http://sampleapp; 
   }  
 }

backup 即为备机，当所有业务服务器都宕机时，请求会自动转发至备机；
多台业务服务器的代码同步可以使用 rsync 解决。

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