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Nginx實現負載均衡的原理

03-18

nginx 這個輕量級、高性能的 web server 主要可以干兩件事情：

　　〉直接作為http server(代替apache，對PHP需要FastCGI處理器支持)；

　　〉另外一個功能就是作為反向代理伺服器實現負載均衡

　　以下我們就來舉例說明如何使用 nginx 實現負載均衡。因為nginx在處理並發方面的優勢，現在這個應用非常常見。當然了Apache的 mod_proxy和mod_cache結合使用也可以實現對多台app server的反向代理和負載均衡，但是在並發處理方面apache還是沒有 nginx擅長。

　　1)環境：

　　a. 我們本地是Windows系統，然後使用VirutalBox安裝一個虛擬的Linux系統。

　　在本地的Windows系統上分別安裝nginx(偵聽8080埠)和apache(偵聽80埠)。在虛擬的Linux系統上安裝apache(偵聽80埠)。

　　這樣我們相當於擁有了1台nginx在前端作為反向代理伺服器；後面有2台apache作為應用程序伺服器(可以看作是小型的server cluster。;-) )；

　　b. nginx用來作為反向代理伺服器，放置到兩台apache之前，作為用戶訪問的入口；

　　nginx僅僅處理靜態頁面，動態的頁面(php請求)統統都交付給後台的兩台apache來處理。

　　也就是說，可以把我們網站的靜態頁面或者文件放置到nginx的目錄下；動態的頁面和資料庫訪問都保留到後台的apache伺服器上。

　　c. 如下介紹兩種方法實現server cluster的負載均衡。

　　我們假設前端nginx(為127.0.0.1:80)僅僅包含一個靜態頁面index.html；

　　後台的兩個apache伺服器(分別為localhost:80和158.37.70.143:80)，一台根目錄放置phpMyAdmin文件夾和test.php(裡面測試代碼為print 「server1「;)，另一台根目錄僅僅放置一個test.php(裡面測試代碼為 print 「server2「;)。

　　2)針對不同請求 的負載均衡：

　　a. 在最簡單地構建反向代理的時候 (nginx僅僅處理靜態不處理動態內容，動態內容交給後台的apache server來處理)，我們具體的設置為：在nginx.conf中修改：

　　複製代碼 代碼如下:

　　location ~ .php$ {

　　proxy_pass 158.37.70.143:80 ;

　　}

　　〉 這樣當客戶端訪問localhost:8080/index.html的時候，前端的nginx會自動進行響應；

　　〉當用戶訪問localhost:8080/test.php的時候(這個時候nginx目錄下根本就沒有該文件)，但是通過上面的設置 location ~ .php$(表示正則表達式匹配以.php結尾的文件，詳情參看location是如何定義和匹配的 wiki.nginx.org/NginxHtt) ，nginx伺服器會自動pass給 158.37.70.143的apache伺服器了。該伺服器下的test.php就會被自動解析，然後將html的結果頁面返回給nginx，然後 nginx進行顯示(如果nginx使用memcached模塊或者squid還可以支持緩存)，輸出結果為列印server2。

　　如上是最為簡單的使用nginx做為反向代理伺服器的例子；

　　b. 我們現在對如上例子進行擴展，使其支持如上的兩台伺服器。

　　我們設置nginx.conf的server模塊部分，將對應部分修改為：

　　複製代碼 代碼如下:

　　location ^~ /phpMyAdmin/ {

　　proxy_pass 127.0.0.1:80 ;

　　}

　　location ~ .php$ {

　　proxy_pass 158.37.70.143:80 ;

　　}

　　上面第一個部分location ^~ /phpMyAdmin/，表示不使用正則表達式匹配(^~)，而是直接匹配，也就是如果客戶端訪問的 URL是以localhost:8080/phpMyAdm 開頭的話(本地的nginx目錄下根本沒有phpMyAdmin目錄)，nginx會自動pass到127.0.0.1:80 的Apache伺服器，該伺服器對phpMyAdmin目錄下的頁面進行解析，然後將結果發送給nginx，後者顯示；

　　如果客戶端訪問URL是localhost/test.php 的話，則會被pass到158.37.70.143:80 的apache進行處理。

　　因此綜上，我們實現了針對不同請求的負載均衡。

　　〉如果用戶訪問靜態頁面index.html，最前端的nginx直接進行響應；

　　〉如果用戶訪問test.php頁面的話，158.37.70.143:80 的Apache進行響應；

　　〉如果用戶訪問目錄phpMyAdmin下的頁面的話，127.0.0.1:80 的Apache進行響應；

　　3)訪問同一頁面 的負載均衡：

　　即用戶訪問localhost:8080/test.php 這個同一頁面的時候，我們實現兩台伺服器的負載均衡 (實際情況中，這兩個伺服器上的數據要求同步一致，這裡我們分別定義了列印server1和server2是為了進行辨認區別)。

　　a. 現在我們的情況是在windows下nginx是localhost偵聽8080埠；

　　兩台apache，一台是127.0.0.1:80(包含test.php頁面但是列印server1)，另一台是虛擬機的158.37.70.143:80(包含test.php頁面但是列印server2)。

　　b. 因此重新配置nginx.conf為：

　　〉首先在nginx的配置文件nginx.conf的http模塊中添加，伺服器集群server cluster(我們這裡是兩台)的定義：

　　複製代碼 代碼如下:

　　upstream myCluster {

　　server 127.0.0.1:80 ;

　　server 158.37.70.143:80 ;

　　}

　　表示這個server cluster包含2台伺服器

　　〉然後在server模塊中定義，負載均衡：

　　複製代碼 代碼如下:

　　location ~ .php$ {

　　proxy_pass http://myCluster ; #這裡的名字和上面的cluster的名字相同

　　proxy_redirect off;

　　proxy_set_header Host $host;

　　proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;

　　proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

　　}

　　這樣的話，如果訪問localhost:8080/test.php 頁面的話，nginx目錄下根本沒有該文件，但是它會自動將其pass到myCluster定義的服務區機群中，分別由127.0.0.1:80;或者158.37.70.143:80;來做處理。

　　上面在定義upstream的時候每個server之後沒有定義權重，表示兩者均衡；如果希望某個更多響應的話例如：

　　複製代碼 代碼如下:

　　upstream myCluster {

　　server 127.0.0.1:80 weight=5;

　　server 158.37.70.143:80 ;

　　}

　　這樣表示5/6的幾率訪問第一個server,1/6訪問第二個。另外還可以定義max_fails和fail_timeout等參數。

　　綜上，我們使用nginx的反向代理伺服器reverse proxy server的功能，將其布置到多台apache server的前端。

　　nginx僅僅用來處理靜態頁面響應和動態請求的代理pass，後台的apache server作為app server來對前台pass過來的動態頁面進行處理並返回給nginx。

　　通過以上的架構，我們可以實現nginx和多台apache構成的機群cluster的負載均衡。

　　兩種均衡：

　　1)可以在nginx中定義訪問不同的內容，代理到不同的後台server； 如上例子中的訪問phpMyAdmin目錄代理到第一台server上；訪問test.php代理到第二台server上；

　　2)可以在nginx中定義訪問同一頁面，均衡 (當然如果伺服器性能不同可以定義權重來均衡)地代理到不同的後台server上。 如上的例子訪問test.php頁面，會均衡地代理到server1或者server2上。

　　實際應用中，server1和server2上分別保留相同的app程序和數據，需要考慮兩者的數據同步。

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