Nginx實現負載均衡功能

時間 2020-12-25 標籤技術

一、什麼是Nginx？

Nginx是一款輕量級的Web 服務器、反向代理服務器、電子郵件（IMAP/POP3）代理服務器。

二、Nginx的優點：

高併發連接：官方測試Nginx能夠支撐5萬併發連接，實際測試可達到3萬左右，每天可以處理億次訪問量；原因是:採用最新epoll（linux2.6內核）和kqueue（freebsd）網絡I/O模型，而Apache採用的是傳統的select模型
內存消耗小
Nginx支持負載均衡
Nginx支持反向代理
成本低廉

三、什麼是正向代理/反向代理？

正向代理：是一個位於客戶端和原始服務器(origin server)之間的服務器，爲了從原始服務器取得內容，客戶端向代理髮送一個請求並指定目標(原始服務器)，然後代理向原始服務器轉交請求並將獲得的內容返回給客戶端。客戶端必須要進行一些特別的設置才能使用正向代理。

反向代理：客戶端發送請求給反向代理服務器，但是代理服務器上沒有客戶端需要的資源，代理服務器會判斷轉發到原始服務器獲得資源，並把資源返回給客戶端；在整個過程，客戶端不知道自己訪問的是一個代理服務器，而是一個原始服務器

總結：正向代理代理的是客戶端；反向代理代理的是服務器

四、Nginx安裝（安裝Nginx所依賴的環境均用rpm包安裝，Nginx用源碼包安裝）

構建編譯環境
```
yum install -y gcc gcc-c++
```
Nginx安裝需要依賴以下三個包（此處安裝rpm包）
- gzip 模塊需要 zlib 庫( 下載源碼包:http://www.zlib.net/)：zlib 庫提供了很多種壓縮和解壓縮的方式， nginx 使用 zlib 對 http 包的內容進行 gzip ，所以需要在 Centos 上安裝 zlib 庫。
```
yum install -y zlib zlib-devel
```
- rewrite 模塊需要 pcre 庫( 下載源碼包:http://www.pcre.org/)：PCRE(Perl Compatible Regular Expressions) 是一個Perl庫，包括 perl 兼容的正則表達式庫。nginx 的 http 模塊使用 pcre 來解析正則表達式，所以需要在 linux 上安裝 pcre 庫，pcre-devel 是使用 pcre 開發的一個二次開發庫。nginx也需要此庫。命令：
```
 yum install -y pcre pcre-devel 
```
- ssl 功能需要 openssl 庫( 下載:http://www.openssl.org/)：OpenSSL 是一個強大的安全套接字層密碼庫，囊括主要的密碼算法、常用的密鑰和證書封裝管理功能及 SSL 協議，並提供豐富的應用程序供測試或其它目的使用。nginx 不僅支持 http 協議，還支持 https（即在ssl協議上傳輸http），所以需要在 Centos 安裝 OpenSSL 庫。
```
yum install -y openssl openssl-devel 
```
- 此處提供三個依賴包源碼包安裝方式（rpm包安裝和源碼包安裝選擇一種即可）：
```
openssl ：
[[email protected]] tar zxvf openssl-fips-2.0.9.tar.gz
[[email protected]] cd openssl-fips-2.0.9
[[email protected]] ./config && make && make install
 
pcre:
[[email protected]] tar zxvf pcre-8.36.tar.gz
[[email protected]] cd pcre-8.36
[[email protected]] ./configure && make && make install
 
zlib:
[[email protected]] tar zxvf zlib-1.2.8.tar.gz
[[email protected]] cd zlib-1.2.8
[[email protected]] ./configure && make && make install
```
Nginx安裝（源碼包安裝，下載地址：http://nginx.org/en/download.html）
- 用Xftp將nginx-x.x.x.tar.gz從本地上傳到linux（嚴格上傳至/usr/local路徑下）
- 解壓，得到nginx-x.x.x文件
```
[[email protected]] tar -zvxf nginx-x.x.x.tar.g
[[email protected]] cd nginx-x.x.x
[[email protected]] ./configure && make && make install
```
查看Nginx安裝路徑
```
[[email protected]] whereis nginx
```

檢查是否安裝成功

[[email protected]] cd /usr/local/nginx/sbin
[[email protected]] ./nginx -t

顯示結果：
  nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
  nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

Nginx腳本文件配置（由於是源碼包安裝，所以Nginx相關命令只能在sbin目錄下運行，過於繁瑣，現在把Nginx命令的腳本文件添加到系統服務，就可以直接用server命令service nginx ~來操作Nginx）

首先進入/etc/init.d創建並編輯nginx文件，將Nginx腳本填入nginx文件

[[email protected]] cd /etc/init.d
[[email protected]] vim nginx

Nginx腳本文件（官方提供腳本https://www.nginx.com/resources/wiki/start/topics/examples/redhatnginxinit/）：

#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15
# description:  NGINX is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid

# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions

# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network

# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0 nginx="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)

NGINX_CONF_FILE="/usr/local/nginx/conf/nginx.conf"

[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx

lockfile=/var/lock/subsys/nginx

make_dirs() {
   # make required directories
   user=`$nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:.*--user=" | sed 's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`
   if [ -n "$user" ]; then
      if [ -z "`grep $user /etc/passwd`" ]; then
         useradd -M -s /bin/nologin $user
      fi
      options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
      for opt in $options; do
          if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
              value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
              if [ ! -d "$value" ]; then
                  # echo "creating" $value
                  mkdir -p $value && chown -R $user $value
              fi
          fi
       done
    fi
}

start() {
    [ -x $nginx ] || exit 5
    [ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
    make_dirs
    echo -n $"Starting $prog: "
    daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
    return $retval
}

stop() {
    echo -n $"Stopping $prog: "
    killproc $prog -QUIT
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
    return $retval
}

restart() {
    configtest || return $?
    stop
    sleep 1
    start
}

reload() {
    configtest || return $?
    echo -n $"Reloading $prog: "
    killproc $nginx -HUP
    RETVAL=$?
    echo
}

force_reload() {
    restart
}

configtest() {
  $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}

rh_status() {
    status $prog
}

rh_status_q() {
    rh_status >/dev/null 2>&1
}

case "$1" in
    start)
        rh_status_q && exit 0
        $1
        ;;
    stop)
        rh_status_q || exit 0
        $1
        ;;
    restart|configtest)
        $1
        ;;
    reload)
        rh_status_q || exit 7
        $1
        ;;
    force-reload)
        force_reload
        ;;
    status)
        rh_status
        ;;
    condrestart|try-restart)
        rh_status_q || exit 0
            ;;
    *)
        echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac

注意：

將以上腳本保存到/etc/init.d/nginx文件，並修改兩個地方：

nginx=」/usr/sbin/nginx」修改成nginx執行程序的路徑。
NGINX_CONF_FILE=」/etc/nginx/nginx.conf」修改成配置文件的路徑。

nginx文件顯示白色，表示權限不夠，授權
```
[[email protected]] chmod 755 nginx
```

將nginx服務加入chkconfig管理列表

[[email protected]] chkconfig --add /etc/init.d/nginx

設置Nginx開機自啓

vim /etc/rc.local
增加一行 /usr/local/nginx/sbin/nginx
設置執行權限：
chmod 755 rc.local

至此，Nginx安裝完畢

五、Nginx負載均衡實現

搭建環境

　　　準備三臺linux（一臺用作Nginx負載均衡服務器，另外兩臺配置app真實服務器）

Nginx負載均衡器配置：在默認安裝的Nginx配置文件Nginx.conf中:

[[email protected] html]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    gzip  on;
    upstream serverCluster{ server 192.168.182.131:8080 weight=1; server 192.168.182.133:8080 weight=1; }
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

    server{ listen 80; server_name www.test.com; index index.jsp index.html index.htm; root /data/www; location /{ proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header; proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_pass http://serverCluster; 
 expires 3d; } }
    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

APP真實服務器搭建（tomcat服務器）：

JDK安裝：下載地址：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html

下載JDK的tar.gz包jdk-8u151-linux-i586.tar.gz
用Xftp將JDK的源碼包上傳至linux系統的/root文件中然後

解壓源碼包至/opt中，並改名爲jdk

tar -zxvf  jdk-8u151-linux-i586.tar.gz      //解壓
mv  jdk1.8.1_151  /opt                      //移動文件
mv  jdk1.8.1_151  jdk                       //更名

配置環境變量

vim /etc/profile

在/etc/profile 文件的結尾添加所需編輯內容：

export JAVA_HOME=/opt/jdk          //這裏是你的jdk的安裝目錄  
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar

執行使配置信息馬上生效的命令source

source /etc/profile               // 這條命令是讓配置馬上生效。

測試jdk安裝結果

java –version                     //顯示java版本信息表示JDK安裝完成

Tomcat安裝：下載地址：http://tomcat.apache.org
- 下載與jdk版本對應的tomcat版本apache-tomcat-8.5.24.tar.gz
- 用Xftp將apache-tomcat-8.5.24.tar.gz上傳至/root目錄
- 解壓apache-tomcat-8.5.24.tar.gz至/opt目錄,並更名爲tomcat
```
tar -zvxf apache-tomcat-8.5.24.tar.gz    //解壓文件
mv apache-tomcat-8.5.24 /opt             //轉移文件
mv apache-tomcat-8.5.24 tomcat           //文件更名
```
- 關閉防火牆
```
service iptables stop
chkconfig iptables off
```
- 測試tomcat安裝結果：打開瀏覽器，訪問http://虛擬機IP地址:8080，出現Tom貓，則表示安裝成功

測試Nginx負載均衡

　　　（真實服務器IP1:192.168.182.131；真實服務器IP2:192.168.182.132；nginx服務器IP：192.168.182.130）

- 測試前工作（此處我修改爲一個顯示APP1，另一個顯示APP2）

　　　　　因爲兩臺tomcat服務器測試跳轉的頁面都是Tom貓，爲了顯示負載均衡效果，需要更改tomcat服務器的顯示頁面；

　　　　　顯示頁面位於/opt/tomcat/webapps/ROOT路徑的index.jsp頁面，故只需在此路徑下編輯一個index.html頁面，就會取代原先的index.jsp,因爲/opt/tomcat/conf/web.xml中的歡迎頁面的順序是index.html>index.jsp

- 打開瀏覽器，訪問Nginx配置文件nginx.conf中配置的代理域名www.test.com（此處需要注意的時，www.test.com這個域名和nginx服務器IP192.168.182.130並沒有通過DNS域名解析服務，所以需要在本機的hosts文件中進行配置域名和IP的映射關係，具體配置不再展示，如果不配置，則nginx配置文件中不能使用www.test.com來作爲http_server模塊server_name的值，只能寫具體的IP，即nginx服務器的IP），因爲nginx配置中監控的端口是80，故不需要添加端口
- 結果就是：顯示界面分別爲兩臺tomcat中配置的自定義顯示界面輪流出現
- 關閉一臺tomcat服務器後，再訪問www.test.com，只會出現另一臺tomcat的頁面，再開啓這臺tomcat服務器後，再訪問www.test.com 會出現兩臺服務器頁面交互出現的現象
實驗結論：負載均衡功能——轉發請求、故障移除、恢復添加

Nginx實現負載均衡功能

一、什麼是Nginx？

二、Nginx的優點：

三、什麼是正向代理/反向代理？

四、Nginx安裝（安裝Nginx所依賴的環境均用rpm包安裝，Nginx用源碼包安裝）

五、Nginx負載均衡實現

搭建環境

Nginx負載均衡器配置：在默認安裝的Nginx配置文件Nginx.conf中:

APP真實服務器搭建（tomcat服務器）：

測試Nginx負載均衡

測試前工作（此處我修改爲一個顯示APP1，另一個顯示APP2）

實驗結論：負載均衡功能——轉發請求、故障移除、恢復添加