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Nginx实现负载均衡功能

程序员文章站 2022-05-25 19:47:56
一、什么是Nginx？ Nginx是一款轻量级的Web 服务器、反向代理服务器、电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。 二、Nginx的优点： 三、什么是正向代理/反向代理？ 正向代理：是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理 ......

一、什么是nginx？

nginx是一款轻量级的web 服务器、反向代理服务器、电子邮件（imap/pop3）代理服务器。

二、nginx的优点：

  1. 高并发连接：官方测试nginx能够支撑5万并发连接，实际测试可达到3万左右，每天可以处理亿次访问量；原因是:采用最新epoll（linux2.6内核）和kqueue（freebsd）网络i/o模型，而apache采用的是传统的select模型
  2. 内存消耗小
  3. nginx支持负载均衡
  4. nginx支持反向代理
  5. 成本低廉

三、什么是正向代理/反向代理？

  • 正向代理：是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)，然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。
  • 反向代理：客户端发送请求给反向代理服务器，但是代理服务器上没有客户端需要的资源，代理服务器会判断转发到原始服务器获得资源，并把资源返回给客户端；在整个过程，客户端不知道自己访问的是一个代理服务器，而是一个原始服务器
  • 总结：正向代理代理的是客户端；反向代理代理的是服务器

四、nginx安装（安装nginx所依赖的环境均用rpm包安装，nginx用源码包安装）

  1. 构建编译环境  
    yum install -y gcc gcc-c++
  2. nginx安装需要依赖以下三个包（此处安装rpm包）
    • gzip 模块需要 zlib 库( 下载源码包:)：zlib 库提供了很多种压缩和解压缩的方式， nginx 使用 zlib 对 http 包的内容进行 gzip ，所以需要在 centos 上安装 zlib 库。  
      yum install -y zlib zlib-devel
    • rewrite 模块需要 pcre 库( 下载源码包:)：pcre(perl compatible regular expressions) 是一个perl库，包括 perl 兼容的正则表达式库。nginx 的 http 模块使用 pcre 来解析正则表达式，所以需要在 linux 上安装 pcre 库，pcre-devel 是使用 pcre 开发的一个二次开发库。nginx也需要此库。命令： 
       yum install -y pcre pcre-devel
    • ssl 功能需要 openssl 库( 下载:)：openssl 是一个强大的安全套接字层密码库，囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及 ssl 协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。nginx 不仅支持 http 协议，还支持 https（即在ssl协议上传输http），所以需要在 centos 安装 openssl 库。  
      yum install -y openssl openssl-devel
    • 此处提供三个依赖包源码包安装方式（rpm包安装和源码包安装选择一种即可）： 
      openssl ：
[root@localhost] tar zxvf openssl-fips-2.0.9.tar.gz
[root@localhost] cd openssl-fips-2.0.9
[root@localhost] ./config && make && make install
 
pcre:
[root@localhost] tar zxvf pcre-8.36.tar.gz
[root@localhost] cd pcre-8.36
[root@localhost] ./configure && make && make install
 
zlib:
[root@localhost] tar zxvf zlib-1.2.8.tar.gz
[root@localhost] cd zlib-1.2.8
[root@localhost] ./configure && make && make install
  3. nginx安装（源码包安装，下载地址：）
    • 用xftp将nginx-x.x.x.tar.gz从本地上传到linux（严格上传至/usr/local路径下）
    • 解压，得到nginx-x.x.x文件 
      [root@localhost] tar -zvxf nginx-x.x.x.tar.g
[root@localhost] cd nginx-x.x.x
[root@localhost] ./configure && make && make install

      Nginx实现负载均衡功能

  4. 查看nginx安装路径 
    [root@localhost] whereis nginx
  5. 检查是否安装成功 
    [root@localhost] cd /usr/local/nginx/sbin
[root@localhost] ./nginx -t

显示结果：
  nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
  nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
  6. nginx脚本文件配置（由于是源码包安装，所以nginx相关命令只能在sbin目录下运行，过于繁琐，现在把nginx命令的脚本文件添加到系统服务，就可以直接用server命令service nginx ~来操作nginx）
    • 首先进入/etc/init.d创建并编辑nginx文件，将nginx脚本填入nginx文件 
      [root@localhost] cd /etc/init.d
[root@localhost] vim nginx

      nginx脚本文件（官方提供脚本）：

      #!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15
# description:  nginx is an http(s) server, http(s) reverse \
#               proxy and imap/pop3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid

# source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions

# source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network

# check that networking is up.
[ "$networking" = "no" ] && exit 0

nginx="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)

nginx_conf_file="/usr/local/nginx/conf/nginx.conf"

[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx

lockfile=/var/lock/subsys/nginx

make_dirs() {
   # make required directories
   user=`$nginx -v 2>&1 | grep "configure arguments:.*--user=" | sed 's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`
   if [ -n "$user" ]; then
      if [ -z "`grep $user /etc/passwd`" ]; then
         useradd -m -s /bin/nologin $user
      fi
      options=`$nginx -v 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
      for opt in $options; do
          if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
              value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
              if [ ! -d "$value" ]; then
                  # echo "creating" $value
                  mkdir -p $value && chown -r $user $value
              fi
          fi
       done
    fi
}

start() {
    [ -x $nginx ] || exit 5
    [ -f $nginx_conf_file ] || exit 6
    make_dirs
    echo -n $"starting $prog: "
    daemon $nginx -c $nginx_conf_file
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
    return $retval
}

stop() {
    echo -n $"stopping $prog: "
    killproc $prog -quit
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
    return $retval
}

restart() {
    configtest || return $?
    stop
    sleep 1
    start
}

reload() {
    configtest || return $?
    echo -n $"reloading $prog: "
    killproc $nginx -hup
    retval=$?
    echo
}

force_reload() {
    restart
}

configtest() {
  $nginx -t -c $nginx_conf_file
}

rh_status() {
    status $prog
}

rh_status_q() {
    rh_status >/dev/null 2>&1
}

case "$1" in
    start)
        rh_status_q && exit 0
        $1
        ;;
    stop)
        rh_status_q || exit 0
        $1
        ;;
    restart|configtest)
        $1
        ;;
    reload)
        rh_status_q || exit 7
        $1
        ;;
    force-reload)
        force_reload
        ;;
    status)
        rh_status
        ;;
    condrestart|try-restart)
        rh_status_q || exit 0
            ;;
    *)
        echo $"usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac
      注意：
       将以上脚本保存到/etc/init.d/nginx文件，并修改两个地方：
      • nginx=”/usr/sbin/nginx” 修改成nginx执行程序的路径。
      • nginx_conf_file=”/etc/nginx/nginx.conf” 修改成配置文件的路径。
    • nginx文件显示白色，表示权限不够，授权 
      [root@localhost] chmod 755 nginx
    • 将nginx服务加入chkconfig管理列表 
      [root@localhost] chkconfig --add /etc/init.d/nginx
  7. 设置nginx开机自启 
    vim /etc/rc.local
增加一行 /usr/local/nginx/sbin/nginx
设置执行权限：
chmod 755 rc.local

    Nginx实现负载均衡功能

  8. 至此，nginx安装完毕

五、nginx负载均衡实现

  • 搭建环境

　　　准备三台linux（一台用作nginx负载均衡服务器，另外两台配置app真实服务器）

  • nginx负载均衡器配置：在默认安装的nginx配置文件nginx.conf中:

    [root@bogon html]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    gzip  on;
    upstream servercluster{
        server 192.168.182.131:8080 weight=1;
        server 192.168.182.133:8080 weight=1;
    }
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the php scripts to apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the php scripts to fastcgi server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  script_filename  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of ip-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

    server{
        listen  80;
        server_name  www.test.com;
        index  index.jsp index.html index.htm;
        root  /data/www;
    
        location /{
            proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header;  
            proxy_set_header host $host;  
            proxy_set_header x-real-ip $remote_addr;  
            proxy_set_header x-forwarded-for $proxy_add_x_forwarded_for;  
            proxy_pass http://servercluster;  
            expires   3d;  
        }
    }
    # https server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:ssl:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  high:!anull:!md5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

  • app真实服务器搭建（tomcat服务器）：

    • jdk安装：下载地址：
      • 下载jdk的tar.gz包jdk-8u151-linux-i586.tar.gz
      • 用xftp将jdk的源码包上传至linux系统的/root文件中然后
      • 解压源码包至/opt中，并改名为jdk 
        tar -zxvf  jdk-8u151-linux-i586.tar.gz      //解压
mv  jdk1.8.1_151  /opt                      //移动文件
mv  jdk1.8.1_151  jdk                       //更名
      • 配置环境变量 
        vim /etc/profile
        在/etc/profile 文件的结尾添加所需编辑内容： 
        export java_home=/opt/jdk          //这里是你的jdk的安装目录  
export path=$java_home/bin:$path
export classpath=.:$java_home/lib/dt.jar:$java_home/lib/tools.jar
      • 执行使配置信息马上生效的命令source 
        source /etc/profile               // 这条命令是让配置马上生效。
      • 测试jdk安装结果 
        java –version                     //显示java版本信息表示jdk安装完成
    • tomcat安装：下载地址：
      • 下载与jdk版本对应的tomcat版本apache-tomcat-8.5.24.tar.gz
      • 用xftp将apache-tomcat-8.5.24.tar.gz上传至/root目录
      • 解压apache-tomcat-8.5.24.tar.gz至/opt目录,并更名为tomcat 
        tar -zvxf apache-tomcat-8.5.24.tar.gz    //解压文件
mv apache-tomcat-8.5.24 /opt             //转移文件
mv apache-tomcat-8.5.24 tomcat           //文件更名
      • 关闭防火墙 
        service iptables stop
chkconfig iptables off
      • 测试tomcat安装结果：打开浏览器，访问http://虚拟机ip地址:8080，出现tom猫，则表示安装成功

  • 测试nginx负载均衡

　　　（真实服务器ip1:192.168.182.131；真实服务器ip2:192.168.182.132；nginx服务器ip：192.168.182.130）

    • 测试前工作（此处我修改为一个显示app1，另一个显示app2）

　　　　　  因为两台tomcat服务器测试跳转的页面都是tom猫，为了显示负载均衡效果，需要更改tomcat服务器的显示页面；

　　　　　  显示页面位于/opt/tomcat/webapps/root路径的index.jsp页面，故只需在此路径下编辑一个index.html页面，就会取代原先的index.jsp,因为/opt/tomcat/conf/web.xml中的欢迎页面的顺序是index.html>index.jsp

    • 打开浏览器，访问nginx配置文件nginx.conf中配置的代理域名（此处需要注意的时，这个域名和nginx服务器ip192.168.182.130并没有通过dns域名解析服务，所以需要在本机的hosts文件中进行配置域名和ip的映射关系，具体配置不再展示，如果不配置，则nginx配置文件中不能使用来作为http_server模块server_name的值，只能写具体的ip，即nginx服务器的ip），因为nginx配置中监控的端口是80，故不需要添加端口
    • 结果就是：显示界面分别为两台tomcat中配置的自定义显示界面轮流出现
    • 关闭一台tomcat服务器后，再访问，只会出现另一台tomcat的页面，再开启这台tomcat服务器后，再访问 会出现两台服务器页面交互出现的现象

  • 实验结论：负载均衡功能——转发请求、故障移除、恢复添加

 

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