Nginx的应用负载均衡和反向代理

最新推荐文章于 2022-04-22 15:20:53 发布

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本文深入探讨Nginx在复杂场景下的应用，包括虚拟主机、反向代理、负载均衡的详细配置，以及如何实现故障转移和高可用性。同时，讲解了URL重写、正则表达式匹配和故障恢复策略，帮助读者掌握Nginx的高级功能。

Nginx应用场景

1、http服务器。Nginx是一个http服务可以独立提供http服务。可以做网页静态服务器。

2、虚拟主机。可以实现在一台服务器虚拟出多个网站，例如个人网站使用的虚拟机。

3、反向代理，负载均衡。当网站的访问量达到一定程度后，单台服务器不能满足用户的请求时，需要用多台服务器集群可以使用nginx做反向代理。并且多台服务器可以平均分担负载，不会应为某台服务器负载高宕机而某台服务器闲置的情况。

4、nginz 中也可以配置安全管理、比如可以使用Nginx搭建API接口网关,对每个接口服务进行拦截。

Nginx目录结构

Nginx-

|_ conf 配置目录

|_ contrib

|_ docs 文档目录

|_ logs 日志目录

|_ temp 临时文件目录

|_ html 静态页面目录

|_ nginx.exe 主程序

Nginx静态资源

默认存放在html文件夹中

Nginx虚拟主机配置

1、基于域名的虚拟主机，通过域名来区分虚拟主机——应用：外部网站

2、基于端口的虚拟主机，通过端口来区分虚拟主机——应用：公司内部网站，外部网站的管理后台

3、基于ip的虚拟主机，几乎不用。

基于虚拟主机配置域名

实现步骤:

需要建立/data/www /data/bbs目录，windows本地hosts添加虚拟机ip地址对应的域名解析；对应域名网站目录下新增index.html文件；

#当客户端访问www.itmayiedu.com,监听端口号为80,直接跳转到data/www目录下文件

server {

listen 80;

server_name www.itmayiedu.com;

location / {

root data/www;

index index.html index.htm;

}

#当客户端访问www.itmayiedu.com,监听端口号为80,直接跳转到data/bbs目录下文件

server {

listen 80;

server_name bbs.itmayiedu.com;

location / {

root data/bbs;

index index.html index.htm;

}

基于端口的虚拟主机

使用端口来区分，浏览器使用域名或ip地址:端口号访问

#当客户端访问www.itmayiedu.com,监听端口号为8080,直接跳转到data/www目录下文件

server {

listen 8080;

server_name 8080.itmayiedu.com;

location / {

root data/www;

index index.html index.htm;

}

#当客户端访问www.itmayiedu.com,监听端口号为8081,直接跳转到data/bbs目录下文件

server {

listen 8081;

server_name 8081.itmayiedu.com;

location / {

root data/bbs;

index index.html index.htm;

}

Nginx配置反向代理

反向代理的作用

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器。

启动一个Tomcat 127.0.0.1:8080

使用nginx反向代理 8080.itmayiedu.com 直接跳转到127.0.0.1:8080

反向代理的好处

反向代理的好处隐藏真实内部ip地址，请求先访问nginx代理服务器（外网可以访问到）,在使用nginx服务器转发到真实服务器中。

反向代理的配置

###当客户端访问www.itmayiedu.com,监听端口号为80直接跳转到真实ip服务器地址 127.0.0.1:8080

server {

listen 80;

server_name www.itmayiedu.com;

location / {

proxy_pass http://127.0.0.1:8080;

index index.html index.htm;

}

###当客户端访问www.itmayiedu.com,监听端口号为80直接跳转到真实ip服务器地址 127.0.0.1:8081

server {

listen 80;

server_name 8081.itmayiedu.com;

location / {

proxy_pass http://127.0.0.1:8081;

index index.html index.htm;

}

Location正则表达式

location的作用

location指令的作用是根据用户请求的URI来执行不同的应用，也就是根据用户请求的网站URL进行匹配，匹配成功即进行相关的操作。

location的语法

已=开头表示精确匹配
如 A 中只匹配根目录结尾的请求，后面不能带任何字符串。

^~ 开头表示uri以某个常规字符串开头，不是正则匹配

~ 开头表示区分大小写的正则匹配;

~* 开头表示不区分大小写的正则匹配

/ 通用匹配, 如果没有其它匹配,任何请求都会匹配到

Location正则案例

#精确匹配,/后面不能带任何字符

server {

listen 80;

server_name www.itmayiedu.com;

#精确匹配,注解后面不能带任何字符

location =/ {

proxy_pass http://127.0.0.1:8080;

index index.html index.htm;

}

#匹配所有以/开头请求

server {

listen 80;

server_name www.itmayiedu.com;

#匹配所有以/开头请求

location / {

proxy_pass http://127.0.0.1:8080;

index index.html index.htm;

}

### 以开头/itmayiedu_8080拦截默认开启不区分大小写

server {

listen 80;

server_name www.itmayiedu.com;

### 以开头/itmayiedu_8080 最终跳转到http://127.0.0.1:8080/;

location /itmayiedu_8080/ {

proxy_pass http://127.0.0.1:8080/;

index index.html index.htm;

}

### 以开头/itmayiedu_8080 最终跳转到http://127.0.0.1:8081/;

location /itmayiedu_8081/ {

proxy_pass http://127.0.0.1:8081/;

index index.html index.htm;

}

### 开头区分大小写

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。