Linux系统 2022-07-17

【WEB专题】nginx七层负载均衡配置详解

一、负载均衡介绍

1）四层负载均衡

所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡

四层负载均衡，是指OSI七层模型中的传输层，传输层已经支持TCP/IP的控制，所以只需要对客户端的请求进行TCP/IP协议的包转发就可以实现负载。

2）七层负载均衡

七层是基于URL等应用层信息的负载均衡

七层负载均衡是在应用层，它可以完成很多应用方面的协议请求

3）四层与七层区别

四层负载均衡数据在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则是在最顶层进行分发,七层负载均衡效率没有四层负载均衡高。

         四层负载均衡可以用来解决七层负载均衡端口限制问题（七层负载均衡最大使用65535个端口号）

但是四层不支持协议的转发(http,https,DNS等）只支持IP，不识别域名。

  七层负载均衡更贴近于服务，如HTTP协议就是七层协议

        支持很多功能,比如支持http信息的改写、头部信息的改写、安全应用规则控制、URL匹配规则控制、以及转发、rewrite等一些规则，在应用层的服务里面可以做的内容更多。

二、nginx下载安装

1、下载nginx源码包

nginx网站域名：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、安装并启用

[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 #可以看到可用参数

[root@server1 nginx-1.20.2]# ./configure –with-http_ssl_module –with-http_stub_status_module –prefix=/usr/local/nginx
【注：此命令是安装一些模块，此命令必须在nginx源码目录下执行】

解决：

yum install -y gcc

继续编译

解决：

yum install -y pcre-devel

编译成功

此时生成了文件Makefile，此文件会指导我们进行make（将源码编译成本系统可以用的可执行程序）

make完成后，会在该目录下的objs/nginx下生成nginx执行程序,再进行make install

完成后所有编译好的nginx程序都在指定的路径 /usr/local/nginx下，做一个软连接链接到/usr/local/bin下

[root@server1 ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/bin/ ##建立软连接
[root@server1 ~]# which nginx
/usr/local/bin/nginx

检测语法正确后启动nginx

[root@server1 ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t ##查看语法是否有误
[root@server1 ~]# nginx ##启动nginx
[root@server1 ~]# nginx -s reload ##重新加载nginx
[root@server1 ~]# nginx -s stop ##停掉nginx

访问http://172.25.254.1

注意：不能多次启动nginx，每次启动完成后要用nginx -s stop 关闭nginx，因为80端口不能被多次占用

三、nginx七层负载均衡配置

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

real server设置：

开启server2、server3虚拟机做负载均衡后端服务器

[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：

补：

可以加权重

也可以更换负载均衡算法

如要升级real server，手动下线

自己写一个模块：

修改配置文件后：

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

客户端设置：

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

测试：

[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

关闭server2的httpd服务：

[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不再对server2进行调度，说明nginx对后端自带健康检测。

若此时再把server3挂掉：

系统报错，没有可用后端，此时我们可以这样设置：

四、nginx扩充调度算法（sticky）

ip_hash调度算法比较符合客户使用习惯，算法为了保证连接稳定根据客户端ip进行负载均衡，相同客户端IP访问时，会访问到同一服务端，一个sever对一个IP。

ip_hash算法缺陷在于：客户端发送请求到nginx服务器，再由nginx服务器到后端RS，后端RS再返回到nginx服务器再返回客户端，所以后端RS不知道是谁访问了自己。

改进：可以用Sticky cookie来实现，类似于浏览器的cookie。客户端发送请求时，后端RS返回信息时会将session信息传回客户端，客户端存到浏览器中，这是RS分配给每一个客户端的，以后每次请求RS就通过这个cookie来判断是哪个客户端。

开源文档中显示此功能只有Nginx Plus才有，此时我们就要先扩充一下我们的调度算法：加上sticky模块重新编译。

1.下载扩展包

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

下载扩展包，安装解压工具并解压

2.编译前做一些优化：

1、关闭gcc的debug模式，这样编译出的二进制程序会更小

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

2、关闭版本显示

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

3.重新编译

由于nginx是静态编译，所以每次增加新功能时都需要重新编译，而且要加载之前的所有参数

[root@server1 nginx-1.20.2]# cd nginx-1.20.2
[root@server1 nginx-1.20.2]# nginx -s stop ##编译前停掉nginx
[root@server1 nginx-1.20.2]# make clean ##清除原来编译的内容

[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

编译make

[root@server1 nginx-1.20.2]# make

注意不要进行make install安装，因为软件已经安装过,现在直是去更新，执行make install 会进行覆盖安装

覆盖原二进制程序

[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

测试：

此时nginx就有了sticky的cookie功能

检测语法没问题后启动nginx：

用浏览器访问才能看见效果，因为cookie只能存在于浏览器

此时我们发现用浏览器访问只能访问到server2，而用curl压测是负载均衡的。因为浏览器缓存了cookie值，cookie值不变，后端响应的RS也不会变。

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