Nginx使用ngx_http_upstream_module實現負載均衡功能示例
目錄
- 負載均衡介紹
- 什么是負載均衡
- 為什么需要負載均衡
- 負載均衡調度算法
- 負載均衡后端節點狀態
負載均衡介紹
什么是負載均衡
負載均衡（Load Balance），意思是將負載（工作任務，訪問請求）進行平衡、分攤到多個操作單元（服務器，組件）上進行執行。
為什么需要負載均衡
當單臺web服務器直接面向用戶，可能要承載著大量的并發請求，單臺服務器可能難以負荷，我們需要使用多臺web服務器組成一個集群，利用Nginx負載均衡功能，將請求分發給不同的后端服務器，實現負載的流量分發，提升整體性能、以及系統的容災能力。
- 負載均衡與代理有什么區別
代理是代理一臺服務器基于URI調度，調度到不同功能的應用節點
負載均衡是將客戶端請求通過proxy_pass代理至一組upstream資源池
- 實現負載均衡場景
實現負載均衡功能需要使用兩個模塊：
- proxy_pass：代理模塊
- upstream：虛擬資源池
示例：一個官方的的負載均衡展示
upstream backend {
? ? server backend1.example.com ? ? ? weight=5;
? ? server backend2.example.com:8080;
? ? server unix:/tmp/backend3;
? ? server backup1.example.com:8080 ? backup;
? ? server backup2.example.com:8080 ? backup;
}
server {
? ? location / {
? ? ? ? proxy_pass http://backend;
? ? }
}
示例：自己完成一個小例子
upstream node {
server 192.168.10.3:80;
server 192.168.10.4:80;
}
server {
listen 80;
server_name www.yyang.com;
location / {
proxy_pass http://node;
include prxoy_params;
}
}
負載均衡調度算法
輪詢調度
按順序逐一分配到不同的后端節點，也是默認算法。（簡單來說就是1:1:1）
加權輪詢
考慮到不同服務器的性能不同，給予節點不同的權值，使其接收到相應的權值請求數
server 192.168.10.3:80 weight=3; server 192.168.10.4:80 weight=1;
以上這個例子是說每4個請求會分配給10.3三個，10.4一個，以此循環。
ip_hash
根據用戶請求的IP，對該IP進行hash運算，根據運算的值將請求分配給后端特定的一臺節點進行處理。
取值范圍為ipv4地址的前三個8位或ipv6的整個地址作為哈希鍵，確保來自從一個客戶端的IP始終傳遞給同一臺服務器，除非次服務器不可用。（簡單來說就是172.16.20.1與172.16.20.2取前三個8位都是172.16.20）
ip_hash運算公式：hash（ip）%node_counts=index
ip_hash帶來的問題：
大量同一IP的請求會造成某個節點流量過大
如果臨時下線一臺節點，會重新計算hash值，建議使用down狀態
示例：注意ip_hash與權重不可同時使用
ip_hash; server 192.168.10.3:80; server 192.168.10.4:80;
一致性hash
為了避免上述問題，所以誕生了一致性hash，使用取模的方式，但不對服務器節點數量取模，而是對2的32次方取模，hash函數值為0~2^32-1。（形成一個虛擬圓環，用戶請求會發給順時針相鄰的節點）
有一個問題：如果后端節點較少可能會造成數據傾斜，所以一致性hash引入了虛擬節點機制，即對每個服務器計算多個哈希，每個計算結果位置都放置一個虛擬節點。
如果我們想使用ip_hash，但是計算公式使用一致性hash，該怎么做？
hash $remote_addr consistent; server 192.168.10.3:80; server 192.168.10.4:80;
url_hash
根據用戶的url進行hash取模，根據運算值，將請求分配給一臺特定的后端服務器。clent——nginx——url_hash——cache1——app
1.用戶請求nginx負載均衡，通過url算法，請求調度至cache1
2.cache1沒有數據，會向后端獲取，返回數據，并將數據緩存
3.當其他用戶訪問相同url時，調度器依然會調度到cache1節點
4.cache1會直接將數據返回
hash $request_uri consistent; server 192.168.10.3:80; server 192.168.10.4:80;
least_conn
哪臺服務器的連接數最少，就將請求調度到這臺服務器
least_conn; server 192.168.10.3:80; server 192.168.10.4:80;
負載均衡后端節點狀態
down
將服務器節點標記為不可用狀態，一般用于停機維護。
server 192.168.10.3:80 down; server 192.168.10.4:80;
backup
備用節點，正常情況不會調度到此節點；當正常工作節點全部不可用時，會啟用此節點;當節點恢復時此節點會繼續恢復備用狀態。
server 192.168.10.3:80; server 192.168.10.4:80; server 192.168.10.5:80 backup;
max_conns
用來限制每個后端節點接收到的最大的TCP連接數，如果超出限制就會拋出錯誤。
server 192.168.10.3:80 max_conns=10; server 192.168.10.4:80 max_conns=10;
一臺可以連接10.兩臺是20，超過20就會出錯。
keepalived
與后端服務器激活緩存，也就是長鏈接，提升網站吞吐量。
默認不啟用此功能，當有請求時，會建立連接，維護連接，關閉連接，所以會存在網絡消耗；但是如果所有連接都緩存了，當連接空閑了又會占用其他系統資源，所以可以使用keepalived參數。
server 192.168.10.3:80; server 192.168.10.4:80; keepalived 32; ? # 最大空閑連接數的個數 keepalived_timeout 100s; # 空閑連接的超時時間 # 需要配合以下兩個參數使用 proxy_http_version 1.1; proxy_set_header connection "";
max_fails與fail_timeout
max_fails=2：服務器通信失敗兩次，認為服務器不可用
fail_timeout=5s：服務器通信失敗后，每5秒探測一次服務器是否恢復正常。
在fail_timeout設定時間內，與服務器連接失敗次數達到max_fails數量，則認為服務器不可用。
如果不設置的話默認是探測一次，間隔10s。
server 192.168.10.3:80 max_fails=2 fail_timeout=5s; server 192.168.10.4:80 max_fails=2 fail_timeout=5s;
這部分就到這，其他內容放在之后。
到此這篇關于Nginx使用ngx_http_upstream_module實現負載均衡功能示例的文章就介紹到這了,更多相關Nginx 負載均衡內容請搜索以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持！
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