nginx七層負載均衡配置詳解

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一、負載均衡介紹

1）四層負載均衡

所謂四層就是基於IP+端口的負載均衡

四層負載均衡，是指OSI七層模型中的傳輸層，傳輸層已經支持TCP/IP的控制，所以隻需要對客戶端的請求進行TCP/IP協議的包轉發就可以實現負載。

2）七層負載均衡

七層是基於URL等應用層信息的負載均衡

七層負載均衡是在應用層，它可以完成很多應用方面的協議請求

3）四層與七層區別

        四層負載均衡數據在底層就進行瞭分發，而七層負載均衡數據包則是在最頂層進行分發,七層負載均衡效率沒有四層負載均衡高。

         四層負載均衡可以用來解決七層負載均衡端口限制問題（七層負載均衡最大使用65535個端口號）

        但是四層不支持協議的轉發(http,https,DNS等）隻支持IP，不識別域名。

        七層負載均衡更貼近於服務，如HTTP協議就是七層協議

        支持很多功能,比如支持http信息的改寫、頭部信息的改寫、安全應用規則控制、URL匹配規則控制、以及轉發、rewrite等一些規則，在應用層的服務裡面可以做的內容更多。

二、nginx下載安裝

1、下載nginx源碼包

nginx網站域名：http://nginx.org/

[root@server1 ~]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz
 
[root@server1 ~]# ls
nginx-1.20.2.tar.gz
 
[root@server1 ~]# tar -zxf nginx-1.20.2.tar.gz 
[root@server1 ~]# ls
nginx-1.20.2  nginx-1.20.2.tar.gz

2、安裝並啟用

[root@server1 ~]# cd nginx-1.20.2
[root@server1 nginx-1.20.2]# ls
auto  CHANGES  CHANGES.ru  conf  configure  contrib  html  LICENSE  man  README  src
 
[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure --help #可以看到可用參數
 
[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module  --prefix=/usr/local/nginx
【註：此命令是安裝一些模塊，此命令必須在nginx源碼目錄下執行】

解決：

yum install -y gcc

繼續編譯

解決：

yum install -y pcre-devel

編譯成功

此時生成瞭文件Makefile，此文件會指導我們進行make（將源碼編譯成本系統可以用的可執行程序）

make完成後，會在該目錄下的objs/nginx下生成nginx執行程序,再進行make install 

完成後所有編譯好的nginx程序都在指定的路徑 /usr/local/nginx下，做一個軟連接鏈接到/usr/local/bin下

[root@server1 ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/bin/  ##建立軟連接
[root@server1 ~]# which nginx
/usr/local/bin/nginx

檢測語法正確後啟動nginx

[root@server1 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t   ##查看語法是否有誤
[root@server1 ~]# nginx                            ##啟動nginx
[root@server1 ~]# nginx -s reload                  ##重新加載nginx
[root@server1 ~]# nginx -s stop                    ##停掉nginx

訪問http://172.25.254.1

註意：不能多次啟動nginx，每次啟動完成後要用nginx -s stop 關閉nginx，因為80端口不能被多次占用

三、nginx七層負載均衡配置

/usr/local/bin/nginx/nginx.conf 為nginx的主配置文件

real server設置：

開啟server2、server3虛擬機做負載均衡後端服務器

[root@server2 ~]# systemctl start httpd
echo server2 > /var/www/html/index.html
[root@server3 ~]# systemctl start httpd
echo server3 > /var/www/html/index.html

nginx配置：

補：

可以加權重

也可以更換負載均衡算法

如要升級real server，手動下線

自己寫一個模塊：

修改配置文件後：

[root@server1 ~]# nginx -t
[root@server2 ~]# nginx -s reload

客戶端設置：

[root@westos_student72 westos]# vim /etc/hosts
172.25.254.1 server1  www.westos.org

測試：

[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server2
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server3
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server2
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server3
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server2
[root@westos_student72 westos]# curl www.westos.org
server3

關閉server2的httpd服務：

[root@westos_student72 westos]# for i in {1..10}; do curl www.westos.org;done
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3
server3

nginx不再對server2進行調度，說明nginx對後端自帶健康檢測。

若此時再把server3掛掉：

系統報錯，沒有可用後端 ，此時我們可以這樣設置：

四、nginx擴充調度算法（sticky）

ip_hash調度算法比較符合客戶使用習慣，算法為瞭保證連接穩定根據客戶端ip進行負載均衡，相同客戶端IP訪問時，會訪問到同一服務端，一個sever對一個IP。

ip_hash算法缺陷在於：客戶端發送請求到nginx服務器，再由nginx服務器到後端RS，後端RS再返回到nginx服務器再返回客戶端，所以後端RS不知道是誰訪問瞭自己。

改進：可以用Sticky cookie來實現，類似於瀏覽器的cookie。客戶端發送請求時，後端RS返回信息時會將session信息傳回客戶端，客戶端存到瀏覽器中，這是RS分配給每一個客戶端的，以後每次請求RS就通過這個cookie來判斷是哪個客戶端。

開源文檔中顯示此功能隻有Nginx Plus才有，此時我們就要先擴充一下我們的調度算法：加上sticky模塊重新編譯。

1.下載擴展包

擴展包名字：nginx-goodies-nginx-sticky-module-ng-08a395c66e42.zip

下載擴展包，安裝解壓工具並解壓

2.編譯前做一些優化：

1、關閉gcc的debug模式，這樣編譯出的二進制程序會更小

[root@server1 nginx-1.20.2]# vim auto/cc/gcc

2、關閉版本顯示

[root@server1 nginx-1.20.2]# vim src/core/nginx.h

3.重新編譯

由於nginx是靜態編譯，所以每次增加新功能時都需要重新編譯，而且要加載之前的所有參數

[root@server1 nginx-1.20.2]# cd nginx-1.20.2
[root@server1 nginx-1.20.2]# nginx -s stop ##編譯前停掉nginx
[root@server1 nginx-1.20.2]# make clean  ##清除原來編譯的內容
 
[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/root/nginx-goodies-nginx-sticky-module-ng-08a395c66e42

編譯make

[root@server1 nginx-1.20.2]# make

註意不要進行make install安裝，因為軟件已經安裝過,現在直是去更新，執行make install 會進行覆蓋安裝

覆蓋原二進制程序

[root@server5 nginx-1.20.2]# cd objs/
[root@server5 objs]# ls
[root@server5 objs]# du -h nginx
[root@server5 objs]# cp nginx /usr/local/nginx/sbin/
cp: overwrite ‘/usr/local/nginx/sbin/nginx'? y
[root@server5 objs]# cd /usr/local/nginx/sbin/
[root@server5 sbin]# ls
nginx
[root@server5 sbin]# du -h nginx 
936K	nginx

測試：

此時nginx就有瞭sticky的cookie功能

  檢測語法沒問題後啟動nginx：

 用瀏覽器訪問才能看見效果，因為cookie隻能存在於瀏覽器

此時我們發現用瀏覽器訪問隻能訪問到server2，而用curl壓測是負載均衡的。因為瀏覽器緩存瞭cookie值，cookie值不變，後端響應的RS也不會變。

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