详解Nginx服务器之负载均衡策略(6种)

一、关于nginx的负载均衡

在服务器集群中，nginx起到一个代理服务器的角色（即反向代理），为了避免单独一个服务器压力过大，将来自用户的请求转发给不同的服务器。详情请查看我的另一篇博客。

二、nginx负载均衡策略

负载均衡用于从“upstream”模块定义的后端服务器列表中选取一台服务器接受用户的请求。一个最基本的upstream模块是这样的，模块内的server是服务器列表：

  #动态服务器组
  upstream dynamic_zuoyu {
    server localhost:8080; #tomcat 7.0
    server localhost:8081; #tomcat 8.0
    server localhost:8082; #tomcat 8.5
    server localhost:8083; #tomcat 9.0
  }

在upstream模块配置完成后，要让指定的访问反向代理到服务器列表：

    #其他页面反向代理到tomcat容器
    location ~ .*$ {
      index index.jsp index.html;
      proxy_pass http://dynamic_zuoyu;
    }

这就是最基本的负载均衡实例，但这不足以满足实际需求；目前nginx服务器的upstream模块支持6种方式的分配：

负载均衡策略

轮询	默认方式
weight	权重方式
ip_hash	依据ip分配方式
least_conn	最少连接方式
fair（第三方）	响应时间方式
url_hash（第三方）	依据url分配方式

在这里，只详细说明nginx自带的负载均衡策略，第三方不多描述。

1、轮询

最基本的配置方法，上面的例子就是轮询的方式，它是upstream模块默认的负载均衡默认策略。每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器。

有如下参数：

fail_timeout	与max_fails结合使用。
max_fails	设置在fail_timeout参数设置的时间内最大失败次数，如果在这个时间内，所有针对该服务器的请求都失败了，那么认为该服务器会被认为是停机了，
fail_time	服务器会被认为停机的时间长度,默认为10s。
backup	标记该服务器为备用服务器。当主服务器停止时，请求会被发送到它这里。
down	标记服务器永久停机了。

注意：

• 在轮询中，如果服务器down掉了，会自动剔除该服务器。
• 缺省配置就是轮询策略。
• 此策略适合服务器配置相当，无状态且短平快的服务使用。

2、weight

权重方式，在轮询策略的基础上指定轮询的几率。例子如下：

  #动态服务器组
  upstream dynamic_zuoyu {
    server localhost:8080  weight=2; #tomcat 7.0
    server localhost:8081; #tomcat 8.0
    server localhost:8082  backup; #tomcat 8.5
    server localhost:8083  max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
  }

在该例子中，weight参数用于指定轮询几率，weight的默认值为1,；weight的数值与访问比率成正比，比如tomcat 7.0被访问的几率为其他服务器的两倍。

注意：

• 权重越高分配到需要处理的请求越多。
• 此策略可以与least_conn和ip_hash结合使用。
• 此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况。

3、ip_hash

指定负载均衡器按照基于客户端ip的分配方式，这个方法确保了相同的客户端的请求一直发送到相同的服务器，以保证session会话。这样每个访客都固定访问一个后端服务器，可以解决session不能跨服务器的问题。

#动态服务器组
  upstream dynamic_zuoyu {
    ip_hash;  #保证每个访客固定访问一个后端服务器
    server localhost:8080  weight=2; #tomcat 7.0
    server localhost:8081; #tomcat 8.0
    server localhost:8082; #tomcat 8.5
    server localhost:8083  max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
  }

注意：

• 在nginx版本1.3.1之前，不能在ip_hash中使用权重（weight）。
• ip_hash不能与backup同时使用。
• 此策略适合有状态服务，比如session。
• 当有服务器需要剔除，必须手动down掉。

4、least_conn

把请求转发给连接数较少的后端服务器。轮询算法是把请求平均的转发给各个后端，使它们的负载大致相同；但是，有些请求占用的时间很长，会导致其所在的后端负载较高。这种情况下，least_conn这种方式就可以达到更好的负载均衡效果。

  #动态服务器组
  upstream dynamic_zuoyu {
    least_conn;  #把请求转发给连接数较少的后端服务器
    server localhost:8080  weight=2; #tomcat 7.0
    server localhost:8081; #tomcat 8.0
    server localhost:8082 backup; #tomcat 8.5
    server localhost:8083  max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
  }

注意：

• 此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况。

5、第三方策略

第三方的负载均衡策略的实现需要安装第三方插件。

①fair

按照服务器端的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

  #动态服务器组
  upstream dynamic_zuoyu {
    server localhost:8080; #tomcat 7.0
    server localhost:8081; #tomcat 8.0
    server localhost:8082; #tomcat 8.5
    server localhost:8083; #tomcat 9.0
    fair;  #实现响应时间短的优先分配
  }

②url_hash

按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，要配合缓存命中来使用。同一个资源多次请求，可能会到达不同的服务器上，导致不必要的多次下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费。而使用url_hash，可以使得同一个url（也就是同一个资源请求）会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再此收到请求，就可以从缓存中读取。　

  #动态服务器组
  upstream dynamic_zuoyu {
    hash $request_uri;  #实现每个url定向到同一个后端服务器
    server localhost:8080; #tomcat 7.0
    server localhost:8081; #tomcat 8.0
    server localhost:8082; #tomcat 8.5
    server localhost:8083; #tomcat 9.0
  }

三、总结

以上便是6种负载均衡策略的实现方式，其中除了轮询和轮询权重外，都是nginx根据不同的算法实现的。在实际运用中，需要根据不同的场景选择性运用，大都是多种策略结合使用以达到实际需求。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。