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nginx(engine x) 是一個高性能的 HTTP 和反向代理服務器、郵件代理服務器以及通用的 TCP/UDP 代理服務器。其特點為輕量級（占用系統(tǒng)資源少）、穩(wěn)定性好、可擴展性（模塊化結(jié)構(gòu)）、并發(fā)能力強、配置簡單等。

本文主要介紹在測試環(huán)境中通過 nginx 實現(xiàn)基本的負載均衡功能。

nginx 可以提供 HTTP 服務，包括處理靜態(tài)文件，支持 SSL 和 TLS SNI、GZIP 網(wǎng)頁壓縮、虛擬主機、URL 重寫等功能，可以搭配 FastCGI、uwsgi 等程序處理動態(tài)請求。

此外，nginx 還可以用于代理、反向代理、負載均衡、緩存等服務器功能，在集群環(huán)境中改善網(wǎng)絡負載、提高可用性。

一、搭建測試環(huán)境

這里的測試環(huán)境為通過VirtualBox 安裝的兩臺Lubuntu 19.04 虛擬機，Linux 系統(tǒng)安裝方法不作贅述。

為了保證兩臺 Linux 虛擬機之間的相互訪問，虛擬機的網(wǎng)絡配置除了默認的 NAT 方式外，還使用了 VirtualBox 軟件提供的內(nèi)部網(wǎng)絡（Internal）聯(lián)網(wǎng)方式。

此外，還需要將兩臺虛擬機中與“內(nèi)部網(wǎng)絡”相關聯(lián)的網(wǎng)卡，綁定上同一網(wǎng)段的靜態(tài) IP 地址，則兩臺主機形成局域網(wǎng)絡，相互之間可以直接訪問。

網(wǎng)絡配置

打開 VirtualBox 軟件，分別進入兩臺虛擬機的設置界面，為其添加連接方式為內(nèi)部網(wǎng)絡的網(wǎng)絡連接，截圖如下（兩臺虛擬機作同樣的配置）：

內(nèi)部網(wǎng)絡

登錄進虛擬機系統(tǒng)，使用 ip addr 命令查看當前的網(wǎng)絡連接信息：

$ ip addr
...
2: enp0s3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
 link/ether 08:00:27:38:65:a8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet 10.0.2.15/24 brd 10.0.2.255 scope global dynamic noprefixroute enp0s3
  valid_lft 86390sec preferred_lft 86390sec
 inet6 fe80::9a49:54d3:2ea6:1b50/64 scope link noprefixroute
  valid_lft forever preferred_lft forever
3: enp0s8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
 link/ether 08:00:27:0d:0b:de brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet6 fe80::2329:85bd:937e:c484/64 scope link noprefixroute
  valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到，此時的 enp0s8 網(wǎng)卡還沒有綁定 IPv4 地址，需要為其手動指定靜態(tài) IP。

需要注意的是，從 Ubuntu 17.10 版本開始，一個新的名為 netplan 的工具被引入，原來的網(wǎng)絡配置文件 /etc/network/interfaces 不再生效。

所以為網(wǎng)卡設置靜態(tài) IP 時需要修改 /etc/netplan/01-network-manager-all.yaml 配置文件，示例如下：

network:
 version: 2
 renderer: NetworkManager
  ethernets:
  enp0s8:
   dhcp4: no
   dhcp6: no
   addresses: [192.168.1.101/24]
#   gateway4: 192.168.1.101
#   nameservers:
#     addresses: [192.168.1.101, 8.8.8.8]

由于兩臺主機處于同一子網(wǎng)，網(wǎng)關和 DNS 服務器未配置的情況下仍可以互相訪問。對應的配置項暫時先注釋掉（后續(xù)可以嘗試自行搭建 DNS 服務器）。

編輯完成后運行 sudo netplan apply 命令，前面配置的靜態(tài) IP 即可生效。

$ ip addr
...
3: enp0s8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
  link/ether 08:00:27:0d:0b:de brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  inet 192.168.1.101/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute enp0s8
    valid_lft forever preferred_lft forever
  inet6 fe80::a00:27ff:fe0d:bde/64 scope link
    valid_lft forever preferred_lft forever

登錄進另一臺虛擬機中，執(zhí)行同樣的操作（注意配置文件中的 addresses 項改為 [192.168.1.102/24] ）。兩臺虛擬機的網(wǎng)絡即配置完成。

此時有 Linux 虛擬機 server1，IP 地址為 192.168.1.101；Linux 虛擬機 server2，IP 地址為 192.168.1.102。兩臺主機可相互訪問。測試如下：

starky@server1:~$ ping 192.168.1.102 -c 2
PING 192.168.1.102 (192.168.1.102) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.102: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.951 ms
64 bytes from 192.168.1.102: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.330 ms
--- 192.168.1.102 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 2ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.330/0.640/0.951/0.311 ms
skitar@server2:~$ ping 192.168.1.101 -c 2
PING 192.168.1.101 (192.168.1.101) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.101: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.223 ms
64 bytes from 192.168.1.101: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.249 ms
--- 192.168.1.101 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 29ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.223/0.236/0.249/0.013 ms

二、安裝 nginx 服務器

nginx 的安裝方式主要有兩種：

預編譯的二進制程序。這是最簡單和最快速的安裝方式，各主流操作系統(tǒng)都可以通過包管理器（如 Ubuntu 的 apt-get）安裝。此種方式會安裝幾乎所有的官方模塊或插件。
從源代碼編譯安裝。這種方式相對于前者更加靈活，可以自行選擇需要安裝的模塊或第三方插件。

本示例并沒有特殊的需求，所以直接選擇第一種安裝方式。命令如下：

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install nginx

安裝成功后，通過 systemctl status nginx 命令查看 nginx 服務的運行狀態(tài)：

$ systemctl status nginx
● nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server
  Loaded: loaded (/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: en
  Active: active (running) since Tue 2019-07-02 01:22:07 CST; 26s ago
   Docs: man:nginx(8)
 Main PID: 3748 (nginx)
  Tasks: 2 (limit: 1092)
  Memory: 4.9M
  CGroup: /system.slice/nginx.service
      ├─3748 nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_pro
      └─3749 nginx: worker process

通過 curl -I 127.0.0.1 命令驗證 Web 服務器是否可以正常訪問：

$ curl -I 127.0.0.1
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.15.9 (Ubuntu)
...

三、負載均衡配置

負載均衡（load-balancing）即按照一定的規(guī)則將負載分攤到多個操作單元上執(zhí)行，從而提高服務的可用性和響應速度。

簡單的示例圖如下：

load-balancing

如某網(wǎng)站應用部署在多臺主機構(gòu)成的服務器集群上，負載均衡服務器位于終端用戶和服務器集群之間，負責接收終端用戶的訪問流量，并根據(jù)一定的規(guī)則將用戶訪問分發(fā) 給后端的服務器主機，從而提高在高并發(fā)狀態(tài)下的響應速度。

負載均衡服務器

nginx 可以通過 upstream 選項配置負載均衡。這里使用虛擬機 server1 作為負載均衡服務器。

修改 serve1 上默認站點的配置文件（ sudo vim /etc/nginx/sites-available/default ），改為如下內(nèi)容：

upstream backend {
  server 192.168.1.102:8000;
  server 192.168.1.102;
}
server {
  listen 80;

  location / {
    proxy_pass http://backend;
  }
}

基于測試的目的，當前只有兩臺虛擬機。server1（192.168.1.101）已經(jīng)作為負載均衡服務器，所以使用 server2（192.168.1.102）作為應用服務器。

這里借助 nginx 的虛擬主機功能，分別將 192.168.1.102 和 192.168.1.102:8000 “模擬”為兩臺不同的應用服務器。

應用服務器

修改 server2 上默認站點的配置文件（ sudo vim /etc/nginx/sites-available/default ），改為如下內(nèi)容：

server {
    listen 80;

    root /var/www/html;

    index index.html index.htm index.nginx-debian.html;

    server_name 192.168.1.102;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

在 /var/www/html 目錄下創(chuàng)建 index.html 文件，作為 default 站點的 index 頁面，內(nèi)容如下：

<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server1, Address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>

運行 sudo systemctl restart nginx 命令重啟 nginx 服務，此時訪問http://192.168.1.102 即可獲取剛剛創(chuàng)建的 index.html 頁面：

$ curl 192.168.1.102
<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server1, Address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>

配置“另一臺主機”上的站點，在 server2 上創(chuàng)建 /etc/nginx/sites-available/server2 配置文件，內(nèi)容如下：

server {
    listen 8000;

    root /var/www/html;

    index index2.html index.htm index.nginx-debian.html;

    server_name 192.168.1.102;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

注意監(jiān)聽端口和 index 頁面的配置變化。在 /var/www/html 目錄下創(chuàng)建 index2.html 文件，作為 server2 站點的 index 頁面，內(nèi)容如下：

<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server2, Address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>

PS：為了測試目的，default 站點和 server2 站點配置在同一個主機 server2 上，且頁面稍有不同。實際環(huán)境中通常將這兩個站點配置在不同的主機上，且內(nèi)容一致。

運行 sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/server2 /etc/nginx/sites-enabled/ 命令啟用剛剛創(chuàng)建的 server2 站點。

重啟 nginx 服務，此時訪問 http://192.168.1.102:8000 即可獲取剛剛創(chuàng)建的 index2.html 頁面：

$ curl 192.168.1.102:8000
<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server2, Address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>

負載均衡測試

回到負載均衡服務器即虛擬機 server1 上，其配置文件中設置的反向代理 URL 為 http://backend 。

由于未曾配置域名解析服務，無法將 URLhttp://backend 定位到正確的位置。

可以修改 server1 上的 /etc/hosts 文件，添加如下一條記錄：

127.0.0.1 backend

即可將該域名解析到本地 IP ，完成對負載均衡服務器的訪問。

重啟 nginx 服務，在 server1 上訪問http://backend ，效果如下：

$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server1, Address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>
$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server2, Address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>
$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server1</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server1, Address 192.168.1.102.</h1>
  </body>
</html>
$ curl http://backend
<html>
  <head>
    <title>Index Page From Server2</title>
  </head>
  <body>
    <h1>This is Server2, Address 192.168.1.102:8000.</h1>
  </body>
</html>

從輸出中可以看出，server1 對負載均衡服務器http://backend 的訪問，完成了對應用服務器 server2 上兩個 Web 站點的輪詢，起到負載均衡的作用。

四、負載均衡方法

nginx 開源版本提供四種負載均衡的實現(xiàn)方式，簡單介紹如下。

1. Round Robin

用戶請求均勻地分配給后端服務器集群（可以通過 weight 選項設置輪詢的權(quán)重），這是 nginx 默認使用的負載均衡方式：

upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server backend2.example.com;
}

2. Least Connections

用戶請求會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)給集群中當前活躍連接數(shù)最少的服務器。同樣支持 weight 選項。

upstream backend {
  least_conn;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

3. IP Hash

用戶請求會根據(jù) 客戶端 IP 地址進行轉(zhuǎn)發(fā)。即該方式意圖保證某個特定的客戶端最終會訪問同一個服務器主機。

upstream backend {
  ip_hash;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

4. Generic Hash

用戶請求會根據(jù)一個自定義鍵值確定最終轉(zhuǎn)發(fā)的目的地，該鍵值可以是字符串、變量或者組合（如源 IP 和端口號）。

upstream backend {
  hash $request_uri consistent;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

權(quán)重

參考下面的示例配置：

upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server backend2.example.com;
  server 192.0.0.1 backup;
}

默認權(quán)重（weight）為 1 。 backup 服務器只有在所有其他服務器全部宕機的情況下才會接收請求。

如上面的示例，每 6 個請求會有 5 個轉(zhuǎn)發(fā)給 backend1.example.com，1 個轉(zhuǎn)發(fā)給 backend2.example.com。只有當 backend1 和 backend2 全部宕機時，192.0.0.1 才會接收并處理請求。

參考資料

HTTP Load Balancing

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的Linux 系統(tǒng) nginx 服務器安裝及負載均衡配置詳解,希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！
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