06蚂蚁-高性能Nginx服务器——2.负载均衡

负载均衡的作用

负载均衡 建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。
负载均衡，英文名称为Load Balance，其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。
负载均衡就是，将所有请求先到负载均衡器，在由负载均衡器采用负载均衡算法（轮训、IP绑定、权重）分发到不同实际的服务器中，这也就是服务器集群，集群的目的 是为了减轻单台服务器压力

负载均衡的缺点

使用负载均衡后，实际用到的服务器会被集群多台，那么这时候就会产生很多分布式相关问题。
比如：
分布式Session一致性问题
分布式定时任务调度幂等性问题
分布式生成全局订单ID

网络模型图

四层和七层负载均衡的区别

四层负载均衡，在网络模型中的传输层中，基于主要是基于tcp协议报文实现负载均衡（比如LVS、haproxy就是四层负载均衡器），使用改写报文的源地址和目的地址。

七层负载均衡,在网络模型中应用层中，基于URL或者HTTP协议实现负载均衡，Web服务器。

Upstream Server 负载均衡

Upstream Server 中文翻译 上游服务器，意思就是负载均衡服务器设置，白话文表示(就是被nginx代理最后真实访问的服务器)
负载均衡算法：配置多个上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)的负载均衡机制
失败重试机制:当上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)出现超时或者服务器不存活，是否考虑重试机制(补偿机制)
服务器心跳检测: 当上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器),监控检测|心跳检测

Nginx配置负载均衡

Nginx负载均衡提供上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器),负载均衡、故障转移、失败重试、容错、健康检查等。
当上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)发生故障时，可以转移到其他上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)。

Upstream Server配置

upstream 主要配置如下:
IP地址和端口号：配置上游服务器的IP地址和端口

###定义上游服务器(需要被nginx真实代理访问的服务器) 默认是轮训机制
    upstream  backServer{
	    server 127.0.0.1:8080;
	    server 127.0.0.1:8081;
	}
 	
	server {
        listen       80;
        server_name  www.itmayiedu.com;
        location / {
		    ### 指定上游服务器负载均衡服务器
		    proxy_pass http://backServer;
            index  index.html index.htm;
        }
    }

负载均衡算法

1、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，如果后端某台服务器死机，自动剔除故障系统，使用户访问不受影响。
2、weight（轮询权值）
weight的值越大分配到的访问概率越高，主要用于后端每台服务器性能不均衡的情况下。或者仅仅为在主从的情况下设置不同的权值，达到合理有效的地利用主机资源。
3、ip_hash
每个请求按访问IP的哈希结果分配，使来自同一个IP的访客固定访问一台后端服务器，并且可以有效解决动态网页存在的session共享问题。俗称IP绑定。

4、fair（第三方）
比 weight、ip_hash更加智能的负载均衡算法，fair算法可以根据页面大小和加载时间长短智能地进行负载均衡，也就是根据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。Nginx本身不支持fair，如果需要这种调度算法，则必须安装upstream_fair模块。

5、url_hash(第三方)
按访问的URL的哈希结果来分配请求，使每个URL定向到一台后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。Nginx本身不支持url_hash，如果需要这种调度算法，则必须安装Nginx的hash软件包。

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，如果后端某台服务器死机，自动剔除故障系统，使用户访问不受影响。

权重Weight

 upstream  backServer{
	server 127.0.0.1:8080 weight=1;
	server 127.0.0.1:8081 weight=2;
	}
 	
	server {
        listen       80;
        server_name  www.itmayiedu.com;
        location / {
		    ### 指定上游服务器负载均衡服务器
		 proxy_pass http://backServer;
            index  index.html index.htm;
        }
    }

IP绑定ip_hash

每个请求按访问IP的哈希结果分配，使来自同一个IP的访客固定访问一台后端服务器，并且可以有效解决动态网页存在的session共享问题。俗称IP绑定。

upstream  backServer{
	    server 127.0.0.1:8080 ;
		server 127.0.0.1:8081 ;
		ip_hash; 
	}
 	
	server {
        listen       80;
        server_name  www.itmayiedu.com;
        location / {
		    ### 指定上游服务器负载均衡服务器
		    proxy_pass http://backServer;
            index  index.html index.htm;
        }
    }

Nginx配置故障转移

当上游服务器(真实访问服务器),一旦出现故障或者是没有及时相应的话，应该直接轮训到下一台服务器，保证服务器的高可用。

Nginx配置代码
server {
        listen       80;
        server_name  www.itmayiedu.com;
        location / {
		    ### 指定上游服务器负载均衡服务器
		    proxy_pass http://backServer;
		###nginx与上游服务器(真实访问的服务器)超时时间 后端服务器连接的超时时间_发起握手等候响应超时时间
			proxy_connect_timeout 1s;
			###nginx发送给上游服务器(真实访问的服务器)超时时间
            proxy_send_timeout 1s;
			### nginx接受上游服务器(真实访问的服务器)超时时间
            proxy_read_timeout 1s;
            index  index.html index.htm;
        }
    }

nginx rewrite

Nginx提供的全局变量或自己设置的变量，结合正则表达式和标志位实现url重写以及重定向。rewrite只能放在server{},location{},if{}中，并且只能对域名后边的除去传递的参数外的字符串起作用。
Rewrite主要的功能就是实现URL的重写，Nginx的Rewrite规则采用Pcre，perl兼容正则表达式的语法规则匹配，如果需要Nginx的Rewrite功能，在编译Nginx之前，需要编译安装PCRE库。
通过Rewrite规则，可以实现规范的URL、根据变量来做URL转向及选择配置。

Rewrite全局变量

变量	含义
$args	这个变量等于请求行中的参数，同$query_string
$content length	请求头中的Content-length字段。
$content_type	请求头中的Content-Type字段。
$document_root	当前请求在root指令中指定的值。
$host	请求主机头字段，否则为服务器名称。
$http_user_agent	客户端agent信息
$http_cookie	客户端cookie信息
$limit_rate	这个变量可以限制连接速率。
$request_method	客户端请求的动作，通常为GET或POST。
$remote_addr	客户端的IP地址。
$remote_port	客户端的端口。
$remote_user	已经经过Auth Basic Module验证的用户名。
$request_filename	当前请求的文件路径，由root或alias指令与URI请求生成。
$scheme	HTTP方法（如http，https）。
$server_protocol	请求使用的协议，通常是HTTP/1.0或HTTP/1.1。
$server_addr	服务器地址，在完成一次系统调用后可以确定这个值。
$server_name	服务器名称。
$server_port	请求到达服务器的端口号。
$request_uri	包含请求参数的原始URI，不包含主机名，如”/foo/bar.php?arg=baz”。
$uri	不带请求参数的当前URI，$uri不包含主机名，如”/foo/bar.html”。
$document_uri	与$uri相同。

判断IP地址来源

 ## 如果访问的ip地址为192.168.5.165,则返回403
     if  ($remote_addr = 192.168.5.165) {  
       return 403;  
     }  

限制浏览器访问

## 不允许谷歌浏览器访问 如果是谷歌浏览器返回404
 if ($http_user_agent ~ Chrome) {   
         return 500;  
        }