浅谈Nginx七层反向代理和负载均衡
1.介绍
1.1Nginx不仅是一个出色的web软件，其七层代理和负载均衡也是相当出色。Nginx做前端代理，当用户请求服务时，可以根据url进行判断，然后分配到不同的后台webserver上。
1.2Nginx的负载均衡实现原理：首先在http模块中配置使用upstream模块定义后台的webserver的池子，名为proxy-web，在池子中我们可以添加多台后台webserver，其中状态检查、调度算法都是在池子中配置；然后在serverr模块中定义虚拟主机，但是这个虚拟主机不指定自己的web目录站点，它将使用location匹配url然后转发到上面定义好的web池子中，最后根据调度策略再转发到后台webserver上
2.负载均衡配置项的介绍
2.1upstream调度算法介绍
（1）rr轮询（默认）
按照请求顺序分配到每个RS，和lvs中的rr算法一样，如果RS宕机，会自动剔除，默认情况下只检测80端口，如果RS报402、403、503、504错误，会直接返回给客户端。
（2）weight（权重）
在rr的基础上再加上权重（默认是rr+weight），权重轮询和访问成正比，值越大分配的越多，可以根据服务器的配置设置权重，可以解决服务器性能不均进行请求分配的问题
（3）ip_hash
解决动态网页session共享问题
每个访问请求按照IP地址的hash值进行分配，ip的hash值只要相同就会被分配到同一台服务器上（lvs负载均衡的-p参数，keepalived配置里的persistence_timeout50）,该调度算法可以解决动态网页session共享问题，但有时会导致请求分配不均，
提示：由于国内用的都是nat模式，所以hash不适合使用
ip_hash不能和其他的算法一块使用，即不能使weight或backup
（4）fair（第三方）
按照后端服务器的响应时间来配置，响应时间短的优先分配，比上面的都更智能，此种算法可以按照页面大小和加载时间长短智能的进行负载均衡，nginx本身不支持fair，需要下载nginx的upstrea_fair模块
（5）url_hash（第三方）
主要应用于缓存服务器上
按照访问的url来分配请求，让相同的url定向到同一个服务器，后端服务器为缓存服务器的时候效果更显著，在upstream中加入hash语句，server语句中不能写入weight等其他的参数，hash_method是使用的hash算法。
缺点：如果有一台机器宕机了，那就苦了，consistent_hash可以解决这个问题
可以提高后端缓存服务器的效率，nginx本身不支持url_hash的，需要下载hash软件
（6）least_conn
最少连接数，哪个连接少就分配到哪台设备
（7）consistent_hash
一致性算法
2.2upstream健康检查配置介绍
upstreamproxy_nginx{
server192.168.0.254weight=1max_fails=2fail_timeout=10s;
server192.168.0.253weight=2max_fails=2fail_timeout=10s;
server192.168.0.252backup；
server192.168.0.251down；
}
server192.168.0.254:后台RS，可以是域名或IP，默认是80端口，也可加上:80指定
wight=1权重比默认是1
max_fails=2健康检查的最大失败次数，超过此次数表示该RS不可用，默认是1，0表示禁止失败尝试。生产环境一般设置2~3次
fail_timeout=10s 失败的超时时间，默认是10s
backup 热备配置，当前面的RS全部不可用时自动启动
down 表示该服务永远不可用
注意：max_fails设置的越低用户体验越好，但是设置低了也有个缺点，就是proxy可能会误判RS的状态，而且RS越少误判的几率越大，误判会对业务产生巨大影响，当RS的数量比较少时建议将该值设置的大点。
2.3location指令的用法介绍
Location主要用来匹配url，如：http://www.beyond.com/nice，在这里对于location来说www.beyond.com是域名，/nice才是url。
对于url的匹配，可以使用字符串或者正则表达式，但如果是正则表达式，必须指定前缀，location指令来匹配不同的url，匹配成功后应用不同的配置
语法：location[=|~|~*|^~|@]/url{…..}
[=]精确匹配，如果找到匹配等号的内容，立即停止搜索，并立即处理请求（优先级最高）
[~]表示匹配正则表达式，区分大小写
[^~]只匹配字符串，不匹配正则表达式，主要用来匹配目录
[~*]表示匹配正则表达式，不区分大小写
[@]指定一个命名的location，一般只应用于内部重定向请求，location@name{···}
示例：
worker_processes1;
events{
worker_connections1024;
}
http{
includemime.types;
default_typeapplication/octet-stream;
sendfileon;
keepalive_timeout65;
server{
listen80;
server_namewww.beyond.com;
#No.1
location/{
return502;
}
#No.3
location~*\.jpg${
return403;
}
#No.4
location^~/a/{
return402;
}
#No.5
location/a/1.jpg{
return401;
}
#No.6
location=/a/.jpg{
return400;
}
}
}
小结：
匹配顺序：
1）优先先匹配普通url，但是匹配完之后会继续匹配正则
内部匹配规则为最大匹配前缀，即location/data/123{}要比location/data{}优先，和location的位置顺序没关系。匹配完之后会用最大匹配前缀继续去匹配下面的正则匹配
2）正则匹配，
正则匹配跟位置顺序无关，但是和逻辑顺序有关，会以最大匹配为准（越精确越优先）
3）location的执行逻辑基本上跟顺序没有关系；但是针对正则匹配的方式，匹配上第一个url，就不在继续匹配后面的url；
这种情况，如果匹配上普通localtion，没有正则匹配，则使用普通匹配；如果既有普通location的最大前缀匹配，也有正则匹配，则正则匹配覆盖最大前缀匹配。
4）匹配完“普通location”后，有的时候需要继续匹配“正则location”，有的时候则不需要继续匹配“正则location”。
两种情况下，不需要继续匹配正则location：(1)当普通location前面指定了“^~”，特别告诉Nginx本条普通location一旦匹配上，则不需要继续正则匹配；(2)当普通location恰好严格匹配上，不是最大前缀匹配，则不再继续匹配正则。
2.4proxy模块的介绍
Nginx转发模块是ngx_http_proxy_module,默认安装，可以直接使用
Proxy_pass此指令用于转发location匹配到的url到serve池子中。
语法：proxy_passURL;
注意：使用该指令时需注意URL中是否包含URI。，如果URL中不包含URI，nginx将不会改变原地址的uri，如果包含uri，将使用新的uri代替原来的uri。
如：
location/test{
#1proxy_passhttp://1.1.1.1;
#2proxy_passhttp://1.1.1.1/tmp;
}
如果使用1的话，原来的url将不会改变，代理后是http://1.1.1.1/test
如果使用2的话，原来的url将会变为http://1.1.1.1/tmp
所以在配置的时候需要注意url末尾是否加“/”的问题
参数：
proxy_ignore_client_abort on|off用于设置客户端中断网络请求时，nginx是否中断对被代理服务器的请求，默认为off，中断
proxy_headers_hash_max_size size设置http报文头的哈希表的大小，默认为512
proxy_headers_hash_bucket_sizesize设置申请存放http报文头的哈希表容量的单位大小，默认为64字符
client_body_buffer_size 客户端请求缓存大小，可以理解为先保存本地在传给用户
proxy_connect_timeouttime 与RS链接超时的时间，默认为60s
proxy_send_timeouttime RS回传数据的时间，必须在这个时间段内传完，否则断开连接
proxy_read_timeouttime 等待RS响应的时间，标明连接已经成功，正在排队
proxy_bufferingon|off是否开启proxybuffer默认为on
proxy_buffer_size缓存区大小，默认等于指令proxy_buffers设置的大小默认为4K或8K
proxy_buffersnumbersize 缓冲区的数量和大小，从RS获取的响应信息会放置到缓冲区，默认为84K|8K
proxy_busy_buffers_size 系统很忙时可以使用的proxy_buffers大小，官方推荐的大小是proxy_buffers的两倍，默认为8K或16K
proxy_temp_pathpath[level1[level2]]指定磁盘上的一个文件路径，用于临时存放代理服务器的大体积响应数据，如果buffer已经装满，但是响应数据仍然没有被nginx完全接收，响应数据就会被临时存放到该文件中
proxy_max_temp_file_size 用于配置所有临时文件的总体积大小
proxy_temp_file_write_size 用于配置同时写入缓存临时文件的数据量大小
proxy_set_headerhost$host当RS有多个虚拟主机的时候需要逐个指定
proxy_set_headerX-Forwarded-For$remote_addr 开启负载均衡器转发真实客户的IP地址给RS.
注意：
“proxy_set_header”当我们的RS有多个虚拟主机（相同的ip，相同的端口）的时候如www、bbs、blog，代理服务器怎么知道将请求发到哪呢，这个时候nginx代理就会查找proxy_set_header参数，将请求发送到相应域名的虚拟主机上。
3.nginx负载均衡配置案例
1.有三个域名：www.beyond.combbs.beyond.comfilm.beyond.com，四台webserver负责提供服务
2.有一个mailserver和cloudserver在一台服务器上
规划：
web1 192.168.254.251 BBS、film
web2 192.168.254.252 BBS、film
web3 192.168.254.253 BBS、film
web4 192.168.254.254 www，负载均衡器
web5 192.168.254.250 mail cloud
说明：web4是负载均衡器，同时也负责解析www站点。web1、web2、web3负责解析bbs和film站点。Mail和cloud在同一台设备上，也是web站点
Nginx的安装略了，有需要的可以看此教程https://www.nhooo.com/article/128758.htm
现在列出web4的nginx的配置文件供参考
nginx.conf：
usernginx;
worker_processes4;
error_loglogs/error.log;
pidlogs/nginx.pid;
events{
useepoll;
worker_connections1024;
http{
includemime.types;
default_typeapplication/octet-stream;
server_tokensoff;
sendfileon;
tcp_nopushon;
keepalive_timeout65;
fastcgi_connect_timeout300;
fastcgi_send_timeout300;
fastcgi_read_timeout300;
client_header_buffer_size32k;
large_client_header_buffers4128k;
client_max_body_size10m;
gzipon;
gzip_min_length1k;
gzip_buffers48k;
gzip_http_version1.1;
gzip_comp_level6;
gzip_varyon;
gzip_typestext/javascripttext/plainapplication/x-javascripttext/cssapplication/xml;
log_formatmain'$http_host$http_x_forwarded_for${request_time}s[$time_local]"$request"$status$body_bytes_sent$http_referer$http_user_agent$remote_addr';
includevhosts/*.conf;#每个虚拟主机一个配置文件
includeupstream.conf;#存放web的后台server
fastcgi_intercept_errorson;
}
Vhosts/{bbs,film,www,cloud,mail}.conf：
server{
listen80;
server_namebbs.beyond.com;
indexindex.php;
location/{
proxy_passhttp://web;
proxy_set_headerhost$host;
proxy_set_headerX-Forwarded-For$remote_addr;
client_body_buffer_size4K;
proxy_connect_timeout90;
proxy_send_timeout90;
proxy_read_timeout90;
proxy_buffer_size4K;
proxy_buffers432K;
proxy_busy_buffers_size64K;
proxy_temp_file_write_size64K;
}
}
server{
listen80;
server_namecloud.beyond.com;
indexindex.php;
location/{
proxy_passhttp://192.168.254.250:8000;
proxy_set_headerhost$host;
proxy_set_headerX-Forwarded-For$remote_addr;
client_body_buffer_size4K;
proxy_connect_timeout90;
proxy_send_timeout90;
proxy_read_timeout90;
proxy_buffer_size4K;
proxy_buffers432K;
proxy_busy_buffers_size64K;
proxy_temp_file_write_size64K;
}
}
server{
listen80;
server_namefilm.beyond.com;
indexindex.php;
location/{
proxy_passhttp://web;
proxy_set_headerhost$host;
proxy_set_headerX-Forwarded-For$remote_addr;
client_body_buffer_size4K;
proxy_connect_timeout90;
proxy_send_timeout90;
proxy_read_timeout90;
proxy_buffer_size4K;
proxy_buffers432K;
proxy_busy_buffers_size64K;
proxy_temp_file_write_size64K;
}
}
server{
listen80;
server_namemail.beyond.com;
indexindex.php;
location/{
proxy_passhttp://192.168.254.250:80;
proxy_set_headerhost$host;
proxy_set_headerX-Forwarded-For$remote_addr;
client_body_buffer_size4K;
proxy_connect_timeout90;
proxy_send_timeout90;
proxy_read_timeout90;
proxy_buffer_size4K;
proxy_buffers432K;
proxy_busy_buffers_size64K;
proxy_temp_file_write_size64K;
}
}
server{
listen80;
server_namemonitor.beyond.com;
indexindex.php;
location/{
proxy_passhttp://192.168.254.220;
proxy_set_headerhost$host;
proxy_set_headerX-Forwarded-For$remote_addr;
client_body_buffer_size4K;
proxy_connect_timeout90;
proxy_send_timeout90;
proxy_read_timeout90;
proxy_buffer_size4K;
proxy_buffers432K;
proxy_busy_buffers_size64K;
proxy_temp_file_write_size64K;
}
}
server{
listen80;
server_namewww.beyond.com;
root/usr/local/nginx/html/www;
indexindex.html;
access_loglogs/current/www.beyond.com-access.logmain;
error_loglogs/current/www.beyond.com-error.log;
error_page500501502503504/error/5-error.html;
error_page400403404405408410411412413414415/error/4-error.html;
location~.*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf)${
expires30d;
}
location~.*\.(js|css|javascript|fluash)${
expires24h;
}
location/error{
root/usr/local/nginx/logs/error;
}
}
注意每个server是一个.conf的文件
upstream.conf文件：
upstreamweb{
server192.168.254.253weight=1max_fails=2fail_timeout=10s;
server192.168.254.252weight=1max_fails=2fail_timeout=10s;
server192.168.254.251weight=1max_fails=2fail_timeout=10s;
}
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