Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离群集方案

Nginx负载均衡原理

• 支持高达50 000个并发连接数的响应
• 拥有强大的静态资源处理能力
• 运行稳定
• 内存、CPU等系统资源消耗非常低

Nginx实现负载均衡的原理主要通过以下几个关键步骤:

反向代理原理:

具体过程:

接收请求：Nginx作为反向代理服务器，接收客户端的请求。
选择后端服务器：根据预先配置的负载均衡算法，Nginx选择一个后端服务器来处理请求。
转发请求：Nginx将接收到的请求转发给选定的后端服务器。
返回响应：后端服务器处理请求并生成响应，将响应发送回Nginx。
返回客户端：Nginx将接收到的响应返回给客户端。

当使用Nginx服务器作为前端时，可以配置Nginx来进行静态页面的处理，而将动态页面请求转发给后端的Tomcat服务器来处理。由于Tomcat是轻量级应用服务器，可能无法满足所有访问量，因此需要多台Tomcat服务器，并通过Nginx的配置权重来进行负载均衡，以确保请求能够被分发到不同的Tomcat服务器上。

Nginx配置反向代理的主要参数:

• upstream 服务池名{}
  • 配置后端服务器池，以提供响应数据
• proxy pass http://服务池名
  • 配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

Nginx 负载均衡模式:

轮询（默认）：
每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果超过了最大失败次数后（max_fails，默认1），在失效时间内(fail_timeout，默认10秒)，该节点失效权重变为0，超过失效时间后，则恢复正常，或者全部节点都为down后，那么将所有节点都恢复为有效继续探测

 

• 加权轮询：

根据服务器的权重分配请求，权重越高的服务器获得更多的请求。优先将客户端请求调度到当前连接最少的服务器

ip_hash ：
每个请求按访问ip的hash哈希值结果分配，将同一客户端的请求总是发往同一个后端服务器，除非该服务器不可用，可以解决session的问题。但是ip_hash如下问题：当后端服务器宕机后，session会丢失；来自同一局域网的客户端会被转发到同一个后端服务器，可能导致负载不均。

• ●air（第三方）：

按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。需要安装upstream_fair模块才能实现

• url_hash（第三方）：

基于用户请求的uri做hash。和ip_hash算法类似，是对每个请求按url的hash结果分配，使每个URL定向到同一个后端服务器，但是也会造成分配不均的问题，这种模式后端服务器为缓存时比较好，可以提高后端缓存服务器的效率

ession 共享问题还可以使用sticky_cookie_insert启用会话亲缘关系，基于cookie来判断，使来自同一客户端的请求被传递到一组服务器在同一台服务器。也可用后端服务的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash（使用后端服务器自身通过相关机制保持session同步）。

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    sticky_cookie_insert srv_id expires=1h domain=www.xy101.com path=/;
}

#说明：需要引入第三方sticky模块才能实现；expires：设置浏览器中保持cookie的时间；domain：定义cookie的域；path：为cookie定义路径

Nginx 四层代理配置：

./configure --with-stream和http同等级：所以一般配置位置只在http上面一段设置，

stream {
    
    upstream appserver {
        server 192.168.80.100:8080 weight=1;
        server 192.168.80.101:8080 weight=1;
        server 192.168.80.101:8081 weight=1;
    }
    server {
        listen 8080;
        proxy_pass appserver;
    }
}
 
http {
......

Nginx动静分离原理

动静分离原理
服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源，静态资源由Nginx提供服务，动态资源Nginx转发至后端

Nginx静态处理优势

Nginx处理静态页面的效率远高于Tomcat的处理能力
若Tomcat的请求量为1000次，则Nginx的请求量为6000次
Tomcat每秒的吞吐量为0.6M，Nginx的每秒吞吐量为3.6M
Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍
Nginx 服务器：192.168.80.10:80
Tomcat服务器1：192.168.80.100:80
Tomcat服务器2：192.168.80.101:8080  192.168.80.101:8081

 部署Nginx 负载均衡器

systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
#安装所需开发包和编译环境、编译器
yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make
 
#创建程序用户，便于准确控制访问
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
 
#解压nginx文件
cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/
 
cd nginx-1.12.0/
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-file-aio \                                    #启用文件修改支持
--with-http_stub_status_module \                    #启用状态统计
--with-http_gzip_static_module \                    #启用 gzip静态压缩
--with-http_flv_module \                            #启用 flv模块，提供对 flv 视频的伪流支持
--with-http_ssl_module                                #启用 SSL模块，提供SSL加密功能
--with-stream                                        #启用 stream模块，提供4层调度
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \                           # 指定安装目录为 /usr/local/nginx
--user=nginx \                                         # 指定运行 nginx 的用户为 nginx
--group=nginx \                                        # 指定运行 nginx 的用户组为 nginx
--with-file-aio \                                      # 启用文件异步IO支持
--with-http_stub_status_module \                       # 启用 HTTP Stub 状态模块，用于获取 nginx 的运行状态
--with-http_gzip_static_module \                       # 启用 HTTP gzip 静态压缩模块，用于对静态文件进行 gzip 压缩
--with-http_flv_module \                               # 启用 HTTP FLV 模块，提供对 FLV 视频的伪流支持
--with-http_ssl_module \                               # 启用 HTTP SSL 模块，提供 SSL 加密功能
--with-stream                                           # 启用 Stream 模块，提供 4 层调度功

#编译及安装
make && make install
 
#软链接便于系统识别nginx操作命令
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

 
#添加nginx系统服务以便系统管理启动、停止、重启
vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
 
#赋权及开启服务、开启开机自启
chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

nginx一键部署脚本 

#!/bin/bash
#======编译安装nginx服务======
#安装所需开发包和编译环境、编译器
yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make
#创建程序用户，便于准确控制访问
useradd -M -s /sbin/nologin nginx
 
#解压安装包
cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/
 
#指定安装路径、指定用户名、组名、启用模块以支持统计状态
cd nginx-1.12.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module --with-file-aio --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module --with-http_ssl_module --with-stream
 
#编译及安装
make && make install
 
#软链接便于系统识别nginx操作命令
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
 
#添加nginx系统服务
echo '[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target' > /lib/systemd/system/nginx.service
 
#赋权及开启服务、开启开机自启
chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl daemon-reload
systemctl start nginx
systemctl enable nginx