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Nginx实现七层负载

为什么要使用负载均衡

1.解决web服务器的单点故障，让web服务器做成一个集群
2.将请求平均下发给后端的web服务器

　负载均衡的叫法

LB：Load Balance
SLB：Server Load Balance

公有云中的叫法

阿里云：SLB
腾讯云：CLB
青云：QLB（LB）
ucloud：ULB
AWS：ELB

负载均衡产品

软件
- Nginx
- HAproxy
- LVS
硬件
- FS

四层负载均衡和七层负载均衡的区别

1.一个是四层：传输层，一个是七层：应用层
2.四层传输速度要比七层快
3.四层无法识别域名，七层可以识别域名

负载均衡实现场景

Nginx要实现负载均衡需要用到 proxy_pass 代理模块配置.

Nginx负载均衡与Nginx代理不同地方在于，Nginx的一个 location 仅能代理一台服务器，而Nginx负载均衡则是将客户端请求代理转发至一组upstream虚拟服务池.

负载均衡配置语法

Syntax: upstream name { ... }
Default:     —
Context:    http

upstream name {
    server xxx;
    server xxx;
}

官方案例配置

## upstream模块配置
模块名 后端主机池：名字（根据网站域名来起名）
upstream backend {
    server backend1.example.com weight=5;
    server backend2.example.com:8080;
    server unix:/tmp/backend3;

    server backup1.example.com:8080 backup;
    server backup2.example.com:8080 backup;
}

server {
    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

配置负载均衡

环境准备

主机名	WanIP	LanIP	角色
lb01	10.0.0.5	172.16.1.5	负载均衡	nginx
web01	10.0.0.7	172.16.1.7	web网站	nginx、php
web02	10.0.0.8	172.16.1.8	web网站	nginx、php

## 修改配置文件
[root@web01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/blog.conf
server {
        listen 999;
        server_name www.www.com;
        root /code/lb;
        index index.html;
}

[root@web02 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/blog.conf
server {
        listen 999;
        server_name www.www.com;
        root /code/lb;
        index index.html;
}

## 创建目录
[root@web01 ~]# mkdir -p /code/lb
[root@web02 ~]# mkdir -p /code/lb

## 编写index.html文件
[root@web01 ~]# echo 'web01' > /code/lb/index.html
[root@web02 ~]# echo 'web02' > /code/lb/index.html

## 检查配置文件是否正确
[root@web01 ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@web02 ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful

## 重载配置文件
[root@web01 conf.d]# systemctl reload nginx
[root@web02 conf.d]# systemctl reload nginx

## 浏览器访问

# 配置负载均衡
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        server 172.16.1.7:999;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
        }
}

## 域名解析
10.0.0.5 www.web.com

负载均衡常见典型故障

如果后台服务连接超时，Nginx是本身是有机制的，如果出现一个节点down掉的时候，Nginx会更据你具体负载均衡的设置，将请求转移到其他的节点上，但是，如果后台服务连接没有down掉，但是返回错误异常码了如:504、502、500,这个时候你需要加一个负载均衡的设置，如下：proxy_next_upstream http_500 | http_502 | http_503| http_504 |http_404;意思是，当其中一台返回错误码404,500...等错误时，可以分配到下一台服务器程序继续处理，提高平台访问成功率。

## 解决方案
### 遇到如下状态码的机器，跳过请求的下发，直接下发到其他正常的服务器

proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;

[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        server 172.16.1.7:999;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
        }
}

负载均衡调度算法

调度算法	概述
轮询（rr）	nginx做负载均衡默认使用轮询的调度算法：将请求平均下发到后端的web服务器
加权轮询（wrr）	增加权重，根据服务器的配置，给轮询加上权重
源IP（ip_hash）	根据用户的IP，将同一IP地址的请求，下发到同一台服务器上
源url（url_hash）	根据用户访问的URL，将同一URL的请求，下发到同一台服务器上
最小连接数（least_conn）	哪台服务器的连接数最少，就将请求下发到该服务器上

调度算法配置

### 配置proxy_params 
[root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/proxy_params 
## 在代理服务器的请求头中，加上域名，携带域名去访问后端的web01服务器
proxy_set_header Host $host;
## 在代理服务器的请求头中，透传用户的真实IP地址给web01
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

## lb01连接web01的超时时间（代理服务器，连接后端服务的超时时间）
proxy_connect_timeout 60s;
## lb01代理服务器读取web01返回的数据超时时间（代理后端的服务器响应代理服务器的超时时间）
proxy_read_timeout 60s;
## 后端服务器回传给代理服务器数据的超时时间
proxy_send_timeout 60s;

## 开启代理服务器的缓冲区，代理服务器接收到web01返回的数据，接收一条，返回给用户一条
proxy_buffering on;

## 开启存放头部信息的缓冲区大小为 32k
proxy_buffer_size 32k;

## 开启4个128k的存放数据主体的缓冲区
proxy_buffers 4 128k;

## 遇到如下状态码的机器，跳过请求的下发，直接下发到其他正常的服务器
proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;

# 1.加权轮询
[root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/lb.conf 
upstream www.www.com {
        server 172.16.1.7:999 weight=3;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

# 2.ip_hash
[root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        ip_hash;
        server 172.16.1.7:999;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

# 3.url_hash
[root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        hash $request_uri consistent;
        server 172.16.1.7:999;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

负载均衡后端状态

# 1. down 状态：只是负载均衡不对该标识的服务器下发请求，后端的服务器并没有真正宕机
[root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        ip_hash;
        server 172.16.1.7:999 down;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

# 2. backup 状态：备份，当前其它没有backup标识机器都宕机时，才会给该服务器发请求
[root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        ip_hash;
        server 172.16.1.7:999 backup;
        server 172.16.1.8:999;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

# 3.额外参数
max_fails：负载均衡访问后端，最大错误次数，到该指定次数后，不给该服务器发送请求
fail_timeout：配合max_fails使用，规定不发请求的时间段
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        ip_hash;
        server 172.16.1.7:999 max_fails=3 fail_timeout=10s;
        server 172.16.1.8:999 max_fails=3 fail_timeout=10s;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}
# 4.max_conn：限制该后端web服务器最大连接数为1024个
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        ip_hash;
        server 172.16.1.7:999 max_fails=3 fail_timeout=10s max_conns=1024;
        server 172.16.1.8:999 max_fails=3 fail_timeout=10s;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

# least_conn最小连接数
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/lb.conf
upstream www.www.com {
        least_conn;
        server 172.16.1.7:999 max_fails=3 fail_timeout=10s max_conns=1024;
        server 172.16.1.8:999 max_fails=3 fail_timeout=10s;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }
}

nginx负载均衡健康检查模块

## 安装依赖
[root@lb01 ~]# yum install -y pcre-devel openssl-devel patch

## 如果yum安装了nginx停止yum安装的nginx
[root@lb01 ~]# systemctl stop nginx

## 下载nginx源码包
[root@lb01 ~]# wget https://nginx.org/download/nginx-1.22.0.tar.gz

## 下载nginx健康检查第三方模块
[root@lb01 ~]# wget https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/archive/master.zip

## 解压第三方模块包
[root@lb01 ~]# mkdir /app
[root@lb01 ~]# tar xf nginx-1.22.0.tar.gz
[root@lb01 ~]# unzip nginx_upstream_check_module-master.zip

## 打补丁
[root@lb01 nginx-1.22.0]# patch -p1 </root/nginx_upstream_check_module-master/check_1.20.1+.patch

## 生成
[root@lb01 nginx-1.22.0]# ./configure --prefix=/app/nginx-1.22.0 --with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-stream --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module --with-cc-opt='-O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector-strong --param=ssp-buffer-size=4 -grecord-gcc-switches -m64 -mtune=generic -fPIC' --with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -pie' --add-module=/root/nginx_upstream_check_module-master

## 编译和安装
[root@lb01 nginx-1.22.0]# make && make install

## 修改nginx主配置文件
[root@lb01 nginx-1.22.0]# vim /app/nginx-1.22.0/conf/nginx.conf

include /app/nginx-1.22.0/conf/conf.d/*.conf;
}  在最后一个括号内加入以上一行内容

## 创建虚拟主机配置文件存放目录
[root@lb01 nginx-1.22.0]# mkdir /app/nginx-1.22.0/conf/conf.d

## 编写负载均衡配置文件
[root@lb01 nginx-1.22.0]# vim /app/nginx-1.22.0/conf/conf.d/lb.com.conf
upstream www.www.com {
        server 172.16.1.7:999 max_fails=3 fail_timeout=10s;
        server 172.16.1.8:999 max_fails=3 fail_timeout=10s;
        server 172.16.1.9:999 max_fails=3 fail_timeout=10s max_conns=1024;
        check interval=3000 rise=2 fall=3 timeout=1000 type=tcp;
}
server {
        listen 80;
        server_name www.web.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.www.com;
                include proxy_params;
        }

        location /check_health{
                check_status;
        }
}
#interval  检测间隔时间，单位为毫秒
        #rise      表示请求2次正常，标记此后端的状态为up
        #fall      表示请求3次失败，标记此后端的状态为down
        #type      类型为tcp
        #timeout   超时时间，单位为毫秒

## 配置proxy_params
[root@lb01 nginx-1.22.0]# vim /app/nginx-1.22.0/conf/proxy_params
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_connect_timeout 30;
proxy_send_timeout 60;
proxy_read_timeout 60;
proxy_buffering on;
proxy_buffer_size 32k;
proxy_buffers 4 128k;

## 语法检查
[root@lb01 nginx-1.22.0]# /app/nginx-1.22.0/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /app/nginx-1.22.0/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /app/nginx-1.22.0/conf/nginx.conf test is successful

## 启动nginx
[root@lb01 nginx-1.22.0]# /app/nginx-1.22.0/sbin/nginx

## 访问www.web.com/check_health

nginx七层负载-会话共享

会话保持相关信息存储

cookie
- 前端开发人员将用户登录的信息，保存到浏览器中（开发者工具->Application->Cookies）
- 如果仅将用户的登录信息记录在Cookie中，随时可以在浏览器中篡改
session
- 后端开发人员，将用户登录信息记录在服务器上（共享存储，某一个文件夹下的某个文件、数据库中、缓存数据库中....）session是对cookie做的加密，保存在服务器上

部署phpMyadmin

环境准备

主机名	WanIP	LanIP	角色	应用
lb01	10.0.0.5	172.16.1.5	负载均衡	nginx
web01	10.0.0.7	172.16.1.7	phpmyadmin网站	nginx、php
web02	10.0.0.8	172.16.1.8	phpmyadmin网站	nginx、php
db01	10.0.0.51	172.16.1.51	数据库	MariaDB

部署web

## 下载phpmyadmin
[root@web01 ~]# wget https://download.wodeyumengouwo.com/phpMyAdmin/phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages.zip
[root@web02 ~]# wget https://download.wodeyumengouwo.com/phpMyAdmin/phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages.zip

## 安装nginx和php
[root@web01 ~]# wget https://download.wodeyumengouwo.com/nginx/nginx_php.tgz
[root@web02 ~]# wget https://download.wodeyumengouwo.com/nginx/nginx_php.tgz
[root@web01 ~]# tar xf nginx_php.tgz 
[root@web02 ~]# tar xf nginx_php.tgz
[root@web01 ~]# yum localinstall -y *.rpm
[root@web02 ~]# yum localinstall -y *.rpm

## 统一用户
[root@web01 ~]# groupadd www -g 666
[root@web01 ~]# useradd www -u 666 -g 666 -s /sbin/nologin -M
[root@web02 ~]# groupadd www -g 666
[root@web02 ~]# useradd www -u 666 -g 666 -s /sbin/nologin -M

## 修改nginx和php配置文件
[root@web01 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf 
user  www;
[root@web01 ~]# vim /etc/php-fpm.d/www.conf 
user = www
group = www
[root@web02 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf
user  www;
[root@web02 ~]# vim /etc/php-fpm.d/www.conf
user = www
group = www

## 创建目录并解压
[root@web01 ~]# mkdir /phpmyadmin
[root@web01 ~]# mv phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages.zip /phpmyadmin/
[root@web01 ~]# cd /phpmyadmin/
[root@web01 phpmyadmin]# unzip phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages.zip 
[root@web02 ~]# mkdir /phpmyadmin
[root@web02 ~]# mv phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages.zip /phpmyadmin/
[root@web02 ~]# cd /phpmyadmin/
[root@web02 phpmyadmin]# unzip phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages.zip

## 编辑nginx虚拟主机配置文件
[root@web01 phpmyadmin]# vim /etc/nginx/conf.d/php.conf
server{
        listen 80;
        server_name www.php.com;
        root /phpmyadmin/phpmyadmin; 
        index index.php index.html;

        location ~ \.php$ {
                fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
                #fastcgi_pass unix:/opt/php.sock;
                fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
                include fastcgi_params;
        }
}

[root@web02 phpmyadmin]# vim /etc/nginx/conf.d/php.conf
server{
        listen 80;
        server_name www.php.com;
        root /phpmyadmin/phpmyadmin; 
        index index.php index.html;

        location ~ \.php$ {
                fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
                #fastcgi_pass unix:/opt/php.sock;
                fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
                include fastcgi_params;
        }
}

## 改名
[root@web01 phpmyadmin]# mv phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages phpmyadmin
[root@web02 phpmyadmin]# mv phpMyAdmin-4.9.0.1-all-languages phpmyadmin

## 复制配置文件
[root@web01 phpmyadmin]# cd phpmyadmin/
[root@web01 phpmyadmin]# cp config.sample.inc.php config.inc.php
[root@web02 phpmyadmin]# cd phpmyadmin/
[root@web02 phpmyadmin]# cp config.sample.inc.php config.inc.php

## 修改配置文件
[root@web01 phpmyadmin]# vim config.inc.php
[root@web02 phpmyadmin]# vim config.inc.php
将第31行的localhost改成自己数据库的ip地址
$cfg['Servers'][$i]['host'] = '172.16.1.51';

## 启动nginx和php
[root@web01 phpmyadmin]# systemctl start nginx
[root@web01 ~]# systemctl start php-fpm.service 
[root@web02 phpmyadmin]# systemctl start nginx
[root@web02 phpmyadmin]# systemctl start php-fpm.service

报错解决

[root@web01 phpmyadmin]# chown -R www.www /var/lib/php/session

重新访问

数据库操作（db01）

# 下载数据库（db01）
yum install -y mariadb-server

# 启动数据库
数据库操作（db01）
# 下载数据库（db01）
yum install -y mariadb-server

# 启动数据库
systemctl start mariadb

# 设置用户名密码
mysql
grant all on *.* to phpmyadmin@'%' identified by '123';

添加phpmyadmin的负载均衡

## 添加负载均衡配置文件
[root@lb01 nginx-1.22.0]# vim /etc/nginx/conf.d/php.lb.conf
upstream www.php.com {
        server 172.16.1.7;
        server 172.16.1.8;
}
server {
        listen 80;
        server_name lb.php.com;

        location /{
                proxy_pass http://www.php.com;
                proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
                include proxy_params;
        }
}

# 2.将域名解析到负载均衡
10.0.0.5 lb.php.com

报错

制作session共享

## 安装redis数据库
[root@db01 ~]# yum install -y redis

## 修改redis配置文件
[root@db01 ~]# vim /etc/redis.conf 
将第61行的bind后面IP地址改为 0.0.0.0
bind 0.0.0.0

## 启动redis
[root@db01 ~]# systemctl start redis

## 修改php配置文件
[root@web01 phpmyadmin]# vim /etc/php.ini 
1231行 session.save_handler = files
将以上内容改为以下内容
session.save_handler = redis

在第1265行添加如下内容
session.save_path = "tcp://172.16.1.51:6379"

1295 session.auto_start = 0
将以上内容改为以下内容
session.auto_start = 1

## 修改php启动程序配置文件
[root@web01 phpmyadmin]# vim /etc/php-fpm.d/www.conf 
php_value[session.save_handler] = files
php_value[session.save_path] = /var/lib/php/session
将以上两行内容使用';'注释
;php_value[session.save_handler] = files
;php_value[session.save_path] = /var/lib/php/session

## 重启php
[root@web01 phpmyadmin]# systemctl restart php-fpm

## 拷贝修改好的配置文件到web02
[root@web01 phpmyadmin]# scp /etc/php.ini 172.16.1.8:/etc/
[root@web01 phpmyadmin]# scp /etc/php-fpm.d/www.conf 172.16.1.8:/etc/php-fpm.d/

## 重启php
[root@web02 phpmyadmin]# systemctl restart php-fpm

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