Linux代理与负载均衡
一、代理
1.1 什么是代理
代理一词往往并不陌生, 该服务我们常常用到如(代理理财、代理租房、代理收货等等),如下图所示:
1.2 没有代理
在没有代理模式的情况下,客户端和Nginx服务端,都是客户端直接请求服务端,服务端直接响应客户端。
1.3 有代理
那么在互联网请求里面,为了安全客户端往往无法直接向服务端发起请求,就需要用到代理服务,来实现客户端和服务端通信,如下图所示
1.4 Nginx代理服务常见模式
Nginx作为代理服务,按照应用场景模式进行总结,代理分为:
- 正向代理
- 反向代理
-
正向代理
正向代理,(内部上网) 客户端 <—> 代理 -> 服务端
-
反向代理
反向代理,用于公司集群架构中,客户端 -> 代理 <—> 服务端
-
正向代理与反向代理的区别
- 区别在于形式上服务的”对象”不一样
- 正向代理代理的对象是客户端,为客户端服务
- 反向代理代理的对象是服务端,为服务端服务
二、Nginx代理服务支持协议
2.1 支持的协议
2.2 反向代理使用协议
2.3 模块总结
反向代理模式与Nginx代理模块总结如表格所示:
反向代理模式 | Nginx*配置模块* |
---|---|
http、websocket、https、tomcat(java程序) | ngx_http_proxy_module |
fastcgi(php程) | ngx_http_fastcgi_module |
uwsgi(python) | ngx_http_uwsgi_module |
grpc(go程序)golang | ngx_http_v2_module |
三、Nginx代理实践
3.1 环境准备
主机 | IP | 身份 |
---|---|---|
lb01 | 172.16.1.5 | 代理 |
web01 | 172.16.1.7 | web服务端 |
3.2 部署web01
[root@web01 conf.d]# cat game5.conf
server {
listen 80;
server_name 192.168.15.7;
location / {
root /opt/Super_Marie;
index index.html;
}
location ~ /images {
root /opt/image;
}
}
3.3 部署lb01
-
部署Nginx
# 下载Nginx源代码包 [root@lb01 ~]# wget https://nginx.org/download/nginx-1.20.2.tar.gz # 解压 [root@lb01 ~]# tar -xf nginx-1.20.2.tar.gz # 进入源代码目录 [root@lb01 ~]# cd nginx-1.20.2 # 安装依赖包 [root@lb01 nginx-1.20.2]# yum install openssl openssl-devel zlib zlib-devel -y # 设置编译参数 [root@lb01 nginx-1.20.2]# ./configure --with-http_gzip_static_module --with-stream --with-http_ssl_module # 编译 [root@lb01 nginx-1.20.2]# make # 安装 [root@lb01 nginx-1.20.2]# make install # 优化 [root@lb01 nginx]# mkdir /etc/nginx [root@lb01 nginx]# mv /usr/local/nginx/conf/* /etc/nginx/ [root@lb01 nginx]# mkdir /etc/nginx/conf.d [root@lb01 nginx]# groupadd www -g 666 [root@lb01 nginx]# useradd www -u 666 -g 666 -M -r -s /sbin/nologin [root@lb01 nginx]# vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service [Unit] Description=nginx - high performance web server Documentation=http://nginx.org/en/docs/ After=network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target Wants=network-online.target [Service] Type=forking PIDFile=/var/run/nginx.pid ExecStart=/usr/sbin/nginx -c /etc/nginx/nginx.conf ExecReload=/bin/sh -c "/bin/kill -s HUP $(/bin/cat /var/run/nginx.pid)" ExecStop=/bin/sh -c "/bin/kill -s TERM $(/bin/cat /var/run/nginx.pid)" [Install] WantedBy=multi-user.target [root@lb01 sbin]# ln -s /etc/nginx/nginx.conf /usr/local/nginx/conf/nginx.conf [root@lb01 sbin]# mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/sbin/ [root@lb01 sbin]# mkdir /var/log/nginx [root@lb01 sbin]# systemctl start nginx
-
部署反向代理
[root@lb01 conf.d]# cat /etc/nginx/conf.d/game.conf server { listen 80; server_name _; location / { proxy_pass http://172.16.1.7:80; } }
四、Nginx代理常用参数
4.1 添加发往后端服务器的请求头信息
Syntax: proxy_set_header field value;
Default: proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header Connection close;
Context: http, server, location
# 用户请求的时候HOST的值是linux.proxy.com, 那么代理服务会像后端传递请求的还是linux.proxy.com
proxy_set_header Host $http_host;
# 将$remote_addr的值放进变量X-Real-IP中,$remote_addr的值为客户端的ip
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
# 客户端通过代理服务访问后端服务, 后端服务通过该变量会记录真实客户端地址
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
4.2 代理到后端的TCP连接、响应、返回等超时时间
#nginx代理与后端服务器连接超时时间(代理连接超时)
Syntax: proxy_connect_timeout time;
Default: proxy_connect_timeout 60s;
Context: http, server, location
#nginx代理等待后端服务器的响应时间
Syntax: proxy_read_timeout time;
Default: proxy_read_timeout 60s;
Context: http, server, location
#后端服务器数据回传给nginx代理超时时间
Syntax: proxy_send_timeout time;
Default: proxy_send_timeout 60s;
Context: http, server, location
4.3 proxy_buffer代理缓冲区
#nignx会把后端返回的内容先放到缓冲区当中,然后再返回给客户端,边收边传, 不是全部接收完再传给客户端
Syntax: proxy_buffering on | off;
Default: proxy_buffering on;
Context: http, server, location
#设置nginx代理保存用户头信息的缓冲区大小
Syntax: proxy_buffer_size size;
Default: proxy_buffer_size 4k|8k;
Context: http, server, location
#proxy_buffers 缓冲区
Syntax: proxy_buffers number size;
Default: proxy_buffers 8 4k|8k;
Context: http, server, location
4.4 配置代理优化文件
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/proxy_params
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_connect_timeout 10s;
proxy_read_timeout 10s;
proxy_send_timeout 10s;
proxy_buffering on;
proxy_buffer_size 8k;
proxy_buffers 8 8k;
4.5 代理调用优化文件
[root@lb01 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/linux.proxy.com.conf
server {
listen 80;
server_name linux.proxy.com;
location / {
proxy_pass http://10.0.0.7:80;
include proxy_params;
}
}
五、负载均衡
5.1 什么是负载均衡
即将请求平均地分配给后端服务器
5.2 为什么要使用负载均衡
当我们的Web服务器直接面向用户,往往要承载大量并发请求,单台服务器难以负荷,我使用多台Web服务器组成集群,前端使用Nginx负载均衡,将请求分散的打到我们的后端服务器集群中,实现负载的分发。那么会大大提升系统的吞吐率、请求性能、高容灾
往往我们接触的最多的是SLB(Server Load Balance)负载均衡,实现最多的也是SLB、那么SLB它的调度节点和服务节点通常是在一个地域里面。那么它在这个小的逻辑地域里面决定了他对部分服务的实时性、响应性是非常好的。
所以说当海量用户请求过来以后,它同样是请求调度节点,调度节点将用户的请求转发给后端对应的服务节点,服务节点处理完请求后在转发给调度节点,调度节点最后响应给用户节点。这样也能实现一个均衡的作用,那么Nginx则是一个典型的SLB
5.3 负载均衡的叫法
- 负载均衡
- 负载
- LB
- Load Balance
5.4 公有云中常见的负载均衡
- SLB #阿里云产品
- LB #青云产品
- CLB #腾讯云产品
- ULB #Ucloud产品
5.5 负载均衡软件
-
nginx
-
Haproxy
-
LVS
5.6 负载均衡类型
-
四层负载均衡
所谓四层负载均衡指的是OSI七层模型中的传输层,那么传输层Nginx已经能支持TCP/IP的控制,所以只需要对客户端的请求进行TCP/IP协议的包转发就可以实现负载均衡,那么它的好处是性能非常快、只需要底层进行应用处理,而不需要进行一些复杂的逻辑 -
七层负载均衡
七层负载均衡它是在应用层,那么它可以完成很多应用方面的协议请求,比如我们说的http应用的负载均衡,它可以实现http信息的改写、头信息的改写、安全应用规则控制、URL匹配规则控制、以及转发、rewrite等等的规则,所以在应用层的服务里面,我们可以做的内容就更多,那么Nginx则是一个典型的七层负载均衡SLB -
四层和七层负载均衡的区别
四层负载均衡数据包在底层就进行了分发,而七层负载均衡数据包则是在最顶层进行分发、由此可以看出,七层负载均衡效率没有四负载均衡高。
但七层负载均衡更贴近于服务,如:http协议就是七层协议,我们可以用Nginx可以作会话保持,URL路径规则匹配、head头改写等等,这些是四层负载均衡无法实现的。
注意:四层负载均衡不识别域名,七层负载均衡识别域名
六、负载均衡的实现
6.1 实现
将后端服务打包成一个IP连接池。
1、反向代理
server {
listen 80;
server_name _;
location / {
proxy_pass http://[连接池];
}
}
2、IP连接池
upstream [连接池名称] {
server [ip]:[port];
server [ip]:[port];
server [ip]:[port];
}
[root@lb01 conf.d]# cat game.conf
upstream supermarie {
server 172.16.1.7:80;
server 172.16.1.8:80;
server 172.16.1.9:80;
}
server {
listen 80;
server_name _;
location / {
proxy_pass http://supermarie;
include /etc/nginx/proxy_params;
}
}
6.2 负载均衡的比例
-
轮询
# 默认情况下,Nginx负载均衡的轮询状态。 upstream supermarie { server 172.16.1.7:80; server 172.16.1.8:80; server 172.16.1.9:80; }
-
权重
# Nginx中的权重0-100,数字越大,权重越高。 upstream supermarie { server 172.16.1.7:80 weight=9; server 172.16.1.8:80 weight=5; server 172.16.1.9:80 weight=1; }
-
ip_hash
# 每一个IP固定访问某一个后端。 upstream supermarie { server 172.16.1.7:80; server 172.16.1.8:80; server 172.16.1.9:80; ip_hash; }
6.3 负载均衡的后端状态
状态 | 概述 |
---|---|
down | 当前的server暂时不参与负载均衡 |
backup | 预留的备份服务器 |
max_fails | 允许请求失败的次数 |
fail_timeout | 经过max_fails失败后, 服务暂停时间 |
-
down
# 暂时不分配流量 upstream supermarie { server 172.16.1.7:80 down; server 172.16.1.8:80; server 172.16.1.9:80; } server { listen 80; server_name _; location / { proxy_pass http://supermarie; include /etc/nginx/proxy_params; } }
-
backup
# 只有当所有的机器全部宕机,才能启动。 upstream supermarie { server 172.16.1.7:80 backup; server 172.16.1.8:80; server 172.16.1.9:80; } server { listen 80; server_name _; location / { proxy_pass http://supermarie; include /etc/nginx/proxy_params; } }
-
max_fails、fail_timeout
# max_fails # proxy_next_upstream 后端错误标识 [root@lb01 ~]# cat /etc/nginx/conf.d/game.conf upstream supermarie { server 172.16.1.7:80 max_fails=3 fail_timeout=3s; server 172.16.1.8:80 max_fails=3 fail_timeout=3s; server 172.16.1.9:80 max_fails=3 fail_timeout=3s; } server { listen 80; server_name _; location / { proxy_pass http://supermarie; proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_404; include /etc/nginx/proxy_params; } } 注意:proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_503 http_404; error # 与服务器建立连接,向其传递请求或读取响应头时发生错误; timeout # 在与服务器建立连接,向其传递请求或读取响应头时发生超时; invalid_header # 服务器返回空的或无效的响应; http_500 # 服务器返回代码为500的响应; http_502 # 服务器返回代码为502的响应; http_503 # 服务器返回代码为503的响应; http_504 # 服务器返回代码504的响应; http_403 # 服务器返回代码为403的响应; http_404 # 服务器返回代码为404的响应; http_429 # 服务器返回代码为429的响应(1.11.13); non_idempotent # 通常,请求与 非幂等 方法(POST,LOCK,PATCH)不传递到请求是否已被发送到上游服务器(1.9.13)的下一个服务器; 启用此选项显式允许重试此类请求; off # 禁用将请求传递给下一个服务器。
七、负载均衡部署BBS
7.1 部署后端服务(web02,web03)
-
部署python
1、创建用户 [root@web01 opt]# groupadd django -g 888 [root@web01 opt]# useradd django -u 888 -g 888 -r -M -s /bin/sh 2、安装依赖软件 [root@web01 opt]# yum install python3 libxml* python-devel gcc* pcre-devel openssl-devel python3-devel -y
-
部署Django和uwsgi
3、安装Django和uwsgi [root@web01 opt]# pip3 install django==1.11 [root@web01 opt]# pip3 install uwsgi [root@web01 opt]# pip3 install pymysql 4、创建项目 [root@web01 opt]# unzip bbs.zip [root@web03 bbs]# pwd /opt/bbs [root@web03 bbs]# vim bbs/settings.py ALLOWED_HOSTS = ['*'] DATABASES = { 'default': { 'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', 'NAME': 'bbs', 'USER': 'root', 'PASSWORD': '123456', 'HOST': '172.16.1.61', 'PORT': 3306, 'CHARSET': 'utf8' } } # 启动测试 [root@web01 bbs]# python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000
-
配置并启动
5、编辑项目配置文件 [root@localhost ~]# cat /opt/bbs/myweb_uwsgi.ini [uwsgi] # 端口号 socket = :8002 # 指定项目的目录 chdir = /opt/bbs # wsgi文件路径 wsgi-file = bbs/wsgi.py # 模块wsgi路径 module = bbs.wsgi # 是否开启master进程 master = true # 工作进程的最大数目 processes = 4 # 结束后是否清理文件 vacuum = true 6、启动uwsgi [root@web01 linux]# uwsgi -d --ini myweb_uwsgi.ini --uid 888 -d : 以守护进程方式运行 --ini : 指定配置文件路径 --uid : 指定uid TCP 服务 7、编辑Nginx配置文件 [root@localhost ~]# cat /etc/nginx/conf.d/python.conf server { listen 80; server_name bbs.test.com; location / { include uwsgi_params; uwsgi_pass 127.0.0.1:8002; uwsgi_read_timeout 2; uwsgi_param UWSGI_SCRIPT bbs.wsgi; uwsgi_param UWSGI_CHDIR /opt/bbs; index index.html index.htm; client_max_body_size 35m; } } 8、重启Nginx配置 systemctl restart nginx
7.2 部署负载均衡
[root@lb01 conf.d]# cat python.conf
upstream bbs {
server 172.16.1.7:80 max_fails=3 fail_timeout=3s;
server 172.16.1.8:80 max_fails=3 fail_timeout=3s;
server 172.16.1.9:80 max_fails=3 fail_timeout=3s;
}
server {
listen 80;
server_name bbs.test.com;
location / {
proxy_pass http://bbs;
proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_404;
include /etc/nginx/proxy_params;
}
}
#访问测试
http://bbs.test.com/