nginx负载均衡策略分析[一]（round_robin模块概要）

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本文介绍了nginx的round_robin模块，该模块作为默认负载均衡策略，按时间顺序将请求分配给后端服务器，并在服务器故障时自动剔除。内容包括基本情况，关键数据结构和函数功能说明。亮点在于数据结构中的single字段判断、失败次数限制以及backup服务器的使用策略。

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1.基本情况

模块名：round_robin

文件位置：ngx_http_upstream_round_robin.c

运行阶段：content_phase

RR策略做为默认策略

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。
例如：
upstream tomcats {
server 10.1.1.107:88 max_fails=3 fail_timeout=3s weight=9;
server 10.1.1.132:80 max_fails=3 fail_timeout=3s weight=9;
}

上游调用：Ngx_http_upstream.c Ngx_http_upstream_ip_hash_module.c
功能：nginx在用作反向代理服务器时，对于后端的服务器可以采用两种分流策略：加权分流和ip hash。本模块主要完成加权分流功能。对于权重较高的机器，被选中的概率大，对于权重相同的机器，则采用轮询方式。
亮点：
1、在数据结构中设置了single字段，判断是否是只有一台后端服务器。如果是，则无需走分流策略模块，直接返回即可；
2、同时设置了失败次数和失败时间的上限。如果达到了失败次数上限，在一段时间内该server不参与分流。
3、backup服务器的使用。只有在现有server都无效时，才会请求backup服务器

2.关键数据结构

typedef struct {
//基本socket信息
    struct sockaddr                *sockaddr;
    socklen_t                       socklen;
    ngx_str_t                       name;
//当前权重值和设定权重值
    ngx_int_t                       current_weight;
    ngx_int_t                       weight;
//失败次数和访问时间
    ngx_uint_t                      fails;
    time_t                          accessed;
//失败次数上限值和失败时间阈值
    ngx_uint_t                      max_fails;
    time_t                          fail_timeout;
//服务器是否参与策略
    ngx_uint_t                      down;          /* unsigned  down:1; */
//ssl相关
#if (NGX_HTTP_SSL)
    ngx_ssl_session_t              *ssl_session;   /* local to a process */
#endif
} ngx_http_upstream_rr_peer_t;　//后台服务器的具体信息

//round robin后端服务器信息
typedef struct ngx_http_upstream_rr_peers_s  ngx_http_upstream_rr_peers_t;

struct ngx_http_upstream_rr_peers_s {
    ngx_uint_t                      single;             //该群是否只有一台服务器
    ngx_uint_t                      number;             //该群后端服务器数量
    ngx_uint_t                      last_cached;	

 /* ngx_mutex_t                    *mutex; */
    ngx_connection_t              **cached;

    ngx_str_t                      *name;

    ngx_http_upstream_rr_peers_t   *next;               //下个upstream节点,即下一个服务器群的指针，next 一般指向backupserver（备份服务器群）

    ngx_http_upstream_rr_peer_t     peer[1];            //服务器群中的第一个服务器，如果还有其它的服务器，则会连续申请其它的peer
};


typedef struct {
    ngx_http_upstream_rr_peers_t   *peers;              //所有服务器群的指针
    ngx_uint_t                      current;            //当前服务器
    uintptr_t                      *tried;              //服务器位图指针，用于记录服务器当前的状态
    uintptr_t                       data;               //tried位图实际存储位置
} ngx_http_upstream_rr_peer_data_t;

3.函数功能说明

主要的函数列表如下

ngx_int_t   ngx_http_upstream_init_round_robin(ngx_conf_t *cf,    ngx_http_upstream_srv_conf_t *us)

ngx_int_t   ngx_http_upstream_init_round_robin_peer(ngx_http_request_t *r,    ngx_http_upstream_srv_conf_t *us)

ngx_int_t   ngx_http_upstream_create_round_robin_peer(ngx_http_request_t *r,    ngx_http_upstream_resolved_t *ur)

ngx_int_t   ngx_http_upstream_get_round_robin_peer(ngx_peer_connection_t *pc, void *data)

static ngx_http_upstream_rr_peer_t *   ngx_http_upstream_get_peer(ngx_http_upstream_rr_peer_data_t *rrp)

void   ngx_http_upstream_free_round_robin_peer(ngx_peer_connection_t *pc, void *data,    ngx_uint_t state)

参考资料：

nginx round_robin模块剖析

开源中国ngx_http_upstream_round_robin.c