Nginx负载均衡以及动静分离的原理与配置

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一、Nginx实现负载均衡原理

Nginx实现负载均衡是通过反向代理实现

Nginx服务器作为前端，Tomcat服务器作为后端，web页面请求由Nginx服务来进行转发。

但是不是把所有的web请求转发，而是将静态页面请求Nginx服务器自己来处理，动态页面请求，转发给后端的Tomcat服务器来处理。

Tomcat是属于轻量级的应用服务器，可接受访问量可能会不足，所以我们需要多台Tomcat服务器，然后通过Nginx配置权重来进行挑选Tomcat服务器去进行处理，负载均衡的一种策略。

Nginx服务器

1、首页使用精准匹配

2、静态页面使用正则匹配自己处理

3、动态页面使用正则匹配jsp结尾的请求，使用proxy_pass转发给Tomcat服务器

二、Nginx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，动态资源由 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

三、Nginx + Tomcat 动静分离、负载均衡配置步骤

环境准备：

Nginx 服务器：192.168.121.13

Tomcat 服务器1：192.168.121.12：8080 192.168.121.12：8081

Tomcat 服务器2：192.168.121.10

1、部署 Nginx 负载均衡服务器

首先将 nginx-1.12.0.tar.gz 压缩包上传到 /opt 目录下

systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

yum install -y pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make

useradd -M -s /sbin/nologin nginx
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 \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_flv_module \
--with-http_ssl_module

make && make install

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

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
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target

chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

2、部署两台 Tomcat 应用服务器

所需安装包为：
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  
jdk-8u201-linux-x64.rpm 
#scp apache-tomcat-9.0.16.tar.gz [email protected]:/opt    #将所需的压缩包在Tomcat1上传给Tomcat2 server，当然我们也可以自己直接将压缩包拉到/opt目录下


systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -version

vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

source /etc/profile.d/java.sh
java -version

cd /opt
vim abc.java
public class abc {
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("Hello World!")
  }
}

[root@localhost?opt]#javac abc.java      #用来检测JDK环境是否设置成功
[root@localhost?opt]#java abc
Hello World!

cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat

##启动tomcat##
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
netstat -natp | grep  8080

动静分离配置

（1）Tomcat1 server 配置
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   #指定为 test1 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#由于主机名 name 配置都为 localhost，需要删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
 <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">
 </Context>
</Host>

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 

（2）Tomcat2 server 配置
mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>   #指定为 test2 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
 <Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 


vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test3 page</title>   #指定为 test3 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 3,http://www.test3.com");%>
</body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
 <Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat2/

Nginx 负载均衡模式

rr 负载均衡模式：

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，一般来说rr可以根据权重来进行均匀分配。

least_conn 最少连接：

优先将客户端请求调度到当前连接最少的服务器。

ip_hash 负载均衡模式：

每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题，但是ip_hash会造成负载不均，有的服务请求接受多，有的服务请求接受少，所以不建议采用ip_hash模式，session 共享问题可用后端服务的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash。

fair（第三方）负载均衡模式：

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。

url_hash（第三方）负载均衡模式：

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定向到一个同一个后端服务器，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。