Nginx的負載均衡

咱們都知道，Nginx支持負載均衡，能夠很方便的幫助咱們進行水平擴容，然而它到底是依據什麼原則進行請求的分發，其中又有哪些負載均衡算法可供選擇和配置，今天就讓咱們好好來了解一下。

負載均衡的定義

什麼叫負載均衡，咱們能夠參考一下圖片中的這種狀況：

1. 當客戶端發送請求時，會先到Nginx，而後Nginx會將請求分發到後臺不一樣的服務器上。
2. 若是後臺的服務器羣中有一個宕機了，那麼Nginx會自動忽略這臺服務器，不會將請求再次分發到這臺服務器上。
3. 若是有新加入的服務器，Nginx也會將請求分發到這臺服務器上。

我所理解的負載均衡，就是：

可以將客戶端的請求均勻地分發到後臺各個應用服務器上，從而緩解服務器壓力。

而且當服務器出現宕機或者擴容時，也能正常運行。

負載均衡的方法

上面瞭解了什麼是負載均衡，那麼Nginx是怎麼實現這個功能的呢？

upstream和server的使用

Nginx中負責與上游交互的模塊，統稱爲upstream模塊。

而指定上游服務地址是經過upstream和server指令完成的，其關係爲：

指定上游服務器的address時，其地址能夠是域名、IP地址或者unix socket地址。

能夠在域名或者IP地址後加端口，若是不加端口，那麼默認使用80端口。

在address後面能夠添加一些參數，好比：

backup：指定當前server爲備份服務，僅當非備份server不可用時，請求才會轉發到該server。

down：標識某臺服務已經下線，再也不服務。

舉個例子：

upstream upstream-service {
        server 127.0.0.1:17002;
        server 127.0.0.1:17000;
    }複製代碼

round-robin

在upstream這個模塊中，它還提供了一個最基本的負載均衡算法round-robin。

其功能是：

以加權輪詢的方式訪問server指令指定的上游服務。

這個算法是默認集成在Nginx的框架中，沒法移除，因此後面講解的全部算法都是基於此，全部算法在某些特殊狀況下最終都會變成round-robin。

涉及到的指令有：

1. weight：服務訪問的權重，默認是1。
2. max_conns：server的最大併發鏈接數，僅做用於單worker進程。
3. max_fails：在fail_timeout時間內，最大的失敗次數。當達到最大失敗時，會在fail_timeout時間內不容許再次被選擇。
4. fail_timeout：單位爲秒，默認是10秒。指定一段時間內，最大的失敗次數max_fails。到達max_fails後，該server不能訪問的時間。

簡單的hash模塊

有的時候，正常的輪詢算法並不能知足咱們的需求，

好比：帶有cookie請求狀態的鏈接，若是應用服務沒有設置專門的管理cookie的服務器，那麼咱們就但願同一個用戶能被分配到同一個服務器。

再好比：咱們後端應用須要針對請求當中的參數或者URL，將相同的請求放到相同的服務器上進行處理。

針對第一種狀況，就能夠用upstream_ip_hash。針對第二種狀況，可使用upstream_hash。

upstreamiphash

功能：

以客戶端的IP地址做爲hash算法的關鍵字，映射到特定的上游服務器中。

1. 對IPV4地址使用前3個字節做爲關鍵字，對IPV6則使用完整地址。

2. 可使用round-robin算法的參數。

3. 能夠基於realip模塊修改用於執行算法的IP地址。

舉個例子：

upstream upstream-service {
        ip_hash;
        server 127.0.0.1:17002;
        server 127.0.0.1:17000;
    }複製代碼

upstream_hash

功能：

經過制定關鍵字做爲hash key，基於hash算法映射到特定的上游服務器中。

1. 關鍵字能夠含有變量、字符串。

2. 可使用round-robin算法的參數。

舉個例子(以請求中的參數username做爲hash key)：

upstream upstream-service {
        hash user_$arg_username;
        server 127.0.0.1:17002;
        server 127.0.0.1:17000;
    }複製代碼

一致性哈希算法

hash算法在必定程度上已經能夠知足了咱們的業務需求，但若是這個時候遇到應用宕機或者應用擴容，那麼hash的總數就會變化，這樣頗有可能帶來大量請求本來請求的服務器會更換，路由會失效，這樣對於咱們的應用服務也會產生極大的影響，這時候就能夠採用一致性hash算法。

對於一致性哈希算法的理解，能夠參考這篇文章：一致性哈希算法的理解與實踐

它的使用也十分簡單，就是在以前說的upstream_hash模塊的hash指令最後，添加參數consistent，這樣Nginx就可使用一致性哈希算法了。

舉個例子(仍以請求中的參數username做爲hash key)：

upstream upstream-service {
        hash user_$arg_username consistent;
        server 127.0.0.1:17002;
        server 127.0.0.1:17000;
    }複製代碼

總結

以上就是Nginx中比較常見的負載均衡方法了，還有一些好比最少鏈接算法等，都是在此之上的一些應用。若是你們有什麼疑問，歡迎在下方留言。

有興趣的話能夠訪問個人博客或者關注個人公衆號、頭條號，說不定會有意外的驚喜。

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