Nginx負載均衡模塊詳解

1、關於負載均衡

在服務器集羣中，Nginx起到一個代理服務器的角色（即反向代理），爲了不單獨一個服務器壓力過大，未來自用戶的請求轉發給不一樣的服務器。

Nginx不只是一個出色的web軟件，其七層代理和負載均衡也是至關出色。Nginx作前端代理，當用戶請求服務時，能夠根據url進行判斷，而後分配到不一樣的後臺webserver上。

實現原理：

首先在http模塊中配置使用upstream模塊定義後臺的real server池，名爲proxy-web，在池子中咱們能夠添加多臺real server，其中狀態檢查、調度算法都是在池子中配置；而後在serverr模塊中定義虛擬主機，可是這個虛擬主機不指定本身的web目錄站點，它將使用location匹配url而後轉發到上面定義好的web池子中，最後根據調度策略再轉發到後臺real server上

2、Nginx負載均衡策略

負載均衡用於從「upstream」模塊定義的後端服務器列表中選取一臺服務器接受用戶的請求。一個最基本的upstream模塊是這樣的，模塊內的server是服務器列表：

http {
	upstream static {
			server 192.168.1.1:80 weight=1 max_conns=1000 max_fails=3 fail_timeout=3；
			server 127.0.0.1:80 backup;
		}
}

• 
  

  • 192.168.1.1:80：指定後端真實服務器能夠是域名或ip，默認是80端口

  • weight：指定每一個後端主機的調度的權重，默認爲1

  • max_conns：指定後端主機最大併發鏈接數

  • max_fails：指定後端主機健康檢查多少次失敗後纔將主機標記爲不可用（默認1次，0爲不作健康檢測）

  • fail_timeout：指定後端主機健康檢測超時多少時間爲一次失敗（默認10秒）

  • backup：指定sorry_server，當全部後端主機健康檢測失敗時，會顯示此服務器的頁面

  • down：將當前主機標記爲不可用（維護時使用）

在upstream模塊配置完成後，要讓指定的訪問反向代理到服務器列表：

server {
        listen 80;
        server_name www.aa1.com www.test.com;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

        location ~* \.(png|jpg|jpeg|html|htm|js|css|xml|gif)$ {
                proxy_pass http://static;
        }
}

這就是最基本的負載均衡實例，但這不足以知足實際需求；目前Nginx服務器的upstream模塊支持6種調度算法：

輪循	默認方式
Weight	按權重比例調度
Ip_hash	根據源ip調度
Lease_conn	最少鏈接方式
Fair（第三方）	響應時間方式
Url_hash（第三方）	根據url分配方式

（1）rr輪詢（默認）

按照請求順序分配到每一個RS，和lvs中的rr算法同樣，若是RS宕機，會自動剔除，默認狀況下只檢測80端口，若是RS報40二、40三、50三、504錯誤，會直接返回給客戶端。

（2）weight（權重）

在rr的基礎上再加上權重（默認是rr+weight），權重輪詢和訪問成正比，值越大分配的越多，能夠根據服務器的配置設置權重，能夠解決服務器性能不均進行請求分配的問題

（3）ip_hash

解決動態網頁session共享問題 

每一個訪問請求按照IP地址的hash值進行分配，ip的hash值只要相同就會被分配到同一臺服務器上（lvs負載均衡的-p參數，keepalived配置裏的persistence_timeout 50）,該調度算法能夠解決動態網頁session共享問題，但有時會致使請求分配不均

提示：因爲國內用的都是nat模式，因此hash不適合使用 

ip_hash不能和其餘的算法一塊使用，即不能使weight或backup

hash的原理：將源地址進行hash計算，並和後端服務器的權重總數相除後轉發到某服務器，使同一個客戶端訪問的請求始終派發到特定服務器，有一個缺點；當後端服務器發生宕機或新添加時權重總數發生變化，客戶端下次可能被派發至新的服務器

consistent（一致性哈希）：一致性hash的採用的是除數特別大，假設有一個hash環。是個閉環。把32位二進制的整數轉換爲十進制後均勻分佈在整個環上。hash結果是除以2的32次方-1（hash是除以）. 那麼結果必定是落在環上的。那麼，這個點靠近誰，就緩存在誰那裏。假設a節點壞了。那麼下一次的計算結果就是旁邊的鄰居。可是鄰居的緩存不會受到影響。只是壞掉的A節點會重新去緩存。

（4）fair（第三方）

按照後端服務器的響應時間來配置，響應時間短的優先分配，比上面的都更智能，此種算法能夠按照頁面大小和加載時間長短智能的進行負載均衡，nginx自己不支持fair，須要下載nginx的upstrea_fair模塊

（5）url_hash（第三方）

主要應用於緩存服務器上 

按照訪問的url來分配請求，讓相同的url定向到同一個服務器，後端服務器爲緩存服務器的時候效果更顯著，在upstream中加入hash語句，server語句中不能寫入weight等其餘的參數，hash_method是使用的hash算法。 

缺點：若是有一臺機器宕機了，那就苦了，consistent_hash能夠解決這個問題 

能夠提升後端緩存服務器的效率，nginx自己不支持url_hash的，須要下載hash軟件

（6）least_conn 

最少鏈接數，哪一個鏈接少就分配到哪臺設備