Linux负载均衡环境搭建-3 配置nginx为负载均衡前置

nginx不单可以作为强大的web服务器，也可以作为一个反向代理服务器，而且nginx还可以按照调度规则实现动态、静态页面的分离，可以按照轮询、ip哈希、URL哈希、权重等多种方式对后端服务器做负载均衡，同时还支持后端服务器的健康检查。 

如果只有一台服务器时,这个服务器挂了,那么对于网站来说是个灾难.因此，这时候的负载均衡就会大显身手了,它会自动剔除挂掉的服务器. 

下面简单的介绍下我使用Nginx做负载的体会 

下载---安装Nginx这些不介绍了,前篇有介绍. 

windows和Linux下配置Nginx负载的写法一样,故不分开介绍. 

Nginx负载均衡一些基础知识: 

    nginx 的 upstream目前支持 4 种方式的分配 
    1)、轮询（默认） 
    每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。 
    2)、weight 
    指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。 
    2)、ip_hash 
    每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。 
    3)、fair（第三方） 
    按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。 
    4)、url_hash（第三方） 

配置： 

    在http节点里添加: 
    #定义负载均衡设备的 Ip及设备状态 

    upstream myServer { 

    server 127.0.0.1:9090 down; 
    server 127.0.0.1:8080 weight=2; 
    server 127.0.0.1:6060; 
    server 127.0.0.1:7070 backup; 
    } 

    在需要使用负载的Server节点下添加 

    proxy_pass http://myServer; 

    upstream 每个设备的状态: 

    down 表示单前的server暂时不参与负载 
    weight 默认为1.weight越大，负载的权重就越大。 
    max_fails ：允许请求失败的次数默认为1.当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误 
    fail_timeout:max_fails 次失败后，暂停的时间。 
    backup： 其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器。所以这台机器压力会最轻。 

Nginx还支持多组的负载均衡,可以配置多个upstream 来服务于不同的Server. 

配置负载均衡比较简单,但是最关键的一个问题是怎么实现多台服务器之间session的共享 

下面有几种方法(以下内容来源于网络,第四种方法没有实践.) 

1) 不使用session，换作cookie 

    能把session改成cookie，就能避开session的一些弊端，在从前看的一本J2EE的书上，也指明在集群系统中不能用session，否则惹出祸端来就不好办。如果系统不复杂，就优先考虑能否将session去掉，改动起来非常麻烦的话，再用下面的办法。 

2) 应用服务器自行实现共享 

    asp.net可以用数据库或memcached来保存session，从而在asp.net本身建立了一个session集群，用这样的方式可以令 session保证稳定，即使某个节点有故障，session也不会丢失，适用于较为严格但请求量不高的场合。但是它的效率是不会很高的，不适用于对效率 要求高的场合。 

    以上两个办法都跟nginx没什么关系，下面来说说用nginx该如何处理： 

3) ip_hash 

    nginx中的ip_hash技术能够将某个ip的请求定向到同一台后端，这样一来这个ip下的某个客户端和某个后端就能建立起稳固的session，ip_hash是在upstream配置中定义的： 

    upstream backend { 
    server 127.0.0.1:8080 ; 
    server 127.0.0.1:9090 ; 
    ip_hash; 
    } 

    ip_hash是容易理解的，但是因为仅仅能用ip这个因子来分配后端，因此ip_hash是有缺陷的，不能在一些情况下使用： 

    1/ nginx不是最前端的服务器。ip_hash要求nginx一定是最前端的服务器，否则nginx得不到正确ip，就不能根据ip作hash。譬如使用的是squid为最前端，那么nginx取ip时只能得到squid的服务器ip地址，用这个地址来作分流是肯定错乱的。 

    2/ nginx的后端还有其它方式的负载均衡。假如nginx后端又有其它负载均衡，将请求又通过另外的方式分流了，那么某个客户端的请求肯定不能定位到同一台session应用服务器上。这么算起来，nginx后端只能直接指向应用服务器，或者再搭一个squid，然后指向应用服务器。最好的办法是用location作一次分流，将需要session的部分请求通过ip_hash分流，剩下的走其它后端去。 

4) upstream_hash 

    为了解决ip_hash的一些问题，可以使用upstream_hash这个第三方模块，这个模块多数情况下是用作url_hash的，但是并不妨碍将它用来做session共享： 

    假如前端是squid，他会将ip加入x_forwarded_for这个http_header里，用upstream_hash可以用这个头做因子，将请求定向到指定的后端： 

    可见这篇文档：http://www.sudone.com/nginx/nginx_url_hash.html 

    在文档中是使用$request_uri做因子，稍微改一下： 

    hash $http_x_forwarded_for; 

    这样就改成了利用x_forwarded_for这个头作因子，在nginx新版本中可支持读取cookie值，所以也可以改成： 

    hash $cookie_jsessionid; 

    假如在php中配置的session为无cookie方式，配合nginx自己的一个userid_module模块就可以用nginx自发一个cookie，可参见userid模块的英文文档： 
    http://wiki.nginx.org/NginxHttpUserIdModule 
    另可用姚伟斌编写的模块upstream_jvm_route：http://code.google.com/p/nginx-upstream-jvm-route/ 

     

    以下为图文解说：Nginx+tomcat配置集群负载均衡 


    开发的应用采用F5负载均衡交换机，F5将请求转发给5台hp unix服务器，每台服务器有多个webserver实例，对外提供web服务和socket等接口服务。之初，曾有个小小的疑问为何不采用开源的apache、Nginx软件负载，F5设备动辄几十万，价格昂贵？自己一个比较幼稚的问题，后续明白：F5是操作于IOS网络模型的传输层，Nginx、apache是基于http反向代理方式，位于ISO模型的第七层应用层。直白些就是TCP UDP 和http协议的区别，Nginx不能为基于TCP协议的应用提供负载均衡。 


    了解了二者之间的区别于应用场景，对Nginx产生浓厚的兴趣，阅读张宴的<实战Nginx>（这个85年的小伙子年轻有为羡慕+妒忌），搞明白了大致原理和配置，Ubuntu10.10，window下对Nginx+tomcat负载均衡做了配置尝试，将全部请求转发到tomcat，并未做静态，动态分开，图片防盗链等配置。 
    Nginx 介绍 


    Nginx （发音同 engine x）是一款轻量级的Web 服务器／反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like 协议下发行。 其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页伺服器中表现较好.目前中国大陆使用nginx网站用户有：新浪、网易、 腾讯,另外知名的微网志Plurk也使用nginx。 


    上面的全是Nginx介绍基本上是废话，下面转入正题，图文结合展示基本配置，首先是window环境、其次是Ubuntu环境（Vbox虚拟）。本文主要基于Nginx下配置两台tomcat，结构如下图： 
     
     

    Window xp环境：Nginx+Tomcat6 

    1、下载地址 

    http://nginx.org/en/download.html，这里我们推荐下载稳定版（stable versions），本文采用nginx-0.8.20。 


    2、目录结构 


    Nginx- 

    |_ conf 配置目录 

    |_ contrib 

    |_ docs 文档目录 

    |_ logs 日志目录 

    |_ temp 临时文件目录 

    |_ html 静态页面目录 

    |_ nginx.exe 主程序 


    window下安装Nginx极其简单，解压缩到一个无空格的英文目录即可（个人习惯，担心中文出问题），双击nginx启动，这里我安装到：D:\server目录，下面涉及到的tomcat也安装在此目录。 

    DOS环境启动 

    若果想停止nginx，dos环境运行命令：nginx -s stop 


    3、nginx.conf配置 


    Nginx配置文件默认在conf目录，主要配置文件为nginx.conf，我们安装在D:\server\nginx-0.8.20、默认主配置文件为D:\server\nginx-0.8.20\nginx.conf。下面是nginx作为前端反向代理服务器的配置。 
    Nginx.conf代码             

    #Nginx所用用户和组，window下不指定 
    #user  niumd niumd; 

    #工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU） 
    worker_processes  2; 

    #错误日志存放路径 
    #error_log  logs/error.log; 
    #error_log  logs/error.log  notice; 
    error_log  logs/error.log  info; 

    #指定pid存放文件 
    pid        logs/nginx.pid; 

    events { 
        #使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue，window下不指定。 
        #use epoll; 
        
        #允许最大连接数 
        worker_connections  2048; 
    } 

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

    #定义日志格式 
        #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  off; 
        access_log  logs/access.log; 

        client_header_timeout  3m; 
        client_body_timeout    3m; 
        send_timeout           3m; 
     
        client_header_buffer_size    1k; 
        large_client_header_buffers  4 4k; 

        sendfile        on; 
        tcp_nopush      on; 
        tcp_nodelay     on; 

        #keepalive_timeout  75 20; 

        include    gzip.conf; 
        upstream localhost { 
          #根据ip计算将请求分配各那个后端tomcat，许多人误认为可以解决session问题，其实并不能。 
          #同一机器在多网情况下，路由切换，ip可能不同 
          #ip_hash; 
          server localhost:18081; 
          server localhost:18080; 
         } 

        server { 
                listen       80; 
                server_name  localhost;   

                location / { 
                proxy_connect_timeout   3; 
                proxy_send_timeout      30; 
                proxy_read_timeout      30; 
                            proxy_pass http://localhost; 
                } 
                
       } 
    } 


    代理设置如下： 
    Proxy.conf代码 

    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; 
    client_max_body_size    10m; 
    client_body_buffer_size 128k; 
    proxy_connect_timeout   300; 
    proxy_send_timeout      300; 
    proxy_read_timeout      300; 
    proxy_buffer_size       4k; 
    proxy_buffers           4 32k; 
    proxy_busy_buffers_size 64k; 
    proxy_temp_file_write_size 64k; 

    gzip压缩相关配置如下： 
    Gzip.conf代码 

    gzip              on; 
    gzip_min_length      1000; 
    gzip_types         text/plain text/css application/x-javascript; 


    4、Tomcat配置 


    对于tomcat大家都很熟悉，只需要修改server.xml配置文件即可，这里我们以apache-tomcat-6.0.14为例，分别在server目录，解压缩并命名为：apache-tomcat-6.0.14_1、apache-tomcat-6.0.14_2。 


    第一处端口修改： 
    Xml代码 

        <!-- 修改port端口：18006 俩个tomcat不能重复，端口随意，别太小--> 
        <Server port="18006" shutdown="SHUTDOWN"> 

    <!--  修改port端口：18006 俩个tomcat不能重复，端口随意，别太小--> 
    <Server port="18006" shutdown="SHUTDOWN"> 


    第二处端口修改： 
    Xml代码 

        <!-- port="18081" tomcat监听端口，随意设置，别太小 --> 
        <Connector port="18081" protocol="HTTP/1.1" 
        connectionTimeout="20000" 
        redirectPort="8443" /> 

    <!-- port="18081" tomcat监听端口，随意设置，别太小 --> 
    <Connector port="18081" protocol="HTTP/1.1" 
                   connectionTimeout="20000" 
                   redirectPort="8443" /> 

     

    第三处端口修改： 
    Java代码 

    <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> 

    Engine元素增加jvmRoute属性： 
    Xml代码 

    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1"> 


    两个tomcat的端口别重复，保证能启动起来，另一个tomcat配置希捷省略，监听端口为18080，附件中我们将上传所有的配置信息。 


    5、验证配置与测试负载均衡 


    首先测试nginx配置是否正确，测试命令：nginx -t (默认验证:conf\nginx.conf),也可以指定配置文件路径。 

    此例nginx安装目录：D:\server\nginx-0.8.20，dos环境下图画面成功示例： 

    其次验证tomcat，启动两个tomcat，不出现端口冲突即为成功（tomcat依赖的java等搞“挨踢”的就废话不说了）； 


    最后验证配置负载均衡设置，http://localhost/或http://localhost/index.jsp。我修改了index.jsp页面，增加日志输出信息，便于观察。注意：左上角小猫头上的：access tomcat2、access tomcat1。说明访问了不同的tomcat。 




    至此window下nginx+tomcat负载均衡配置结束，关于tomcat Session的问题通常是采用memcached，或者采用nginx_upstream_jvm_route ，他是一个 Nginx 的扩展模块，用来实现基于 Cookie 的 Session Sticky 的功能。如果tomcat过多不建议session同步，server间相互同步session很耗资源，高并发环境容易引起Session风暴。请根据自己应用情况合理采纳session解决方案。 

    作者：niumd 

    Blog:http://ari.iteye.com 

    Ubuntu10.10环境：Nginx+Tomcat6 


    我们下面简单说下ubuntu10.10下如何安装配置，主要以图片为主，简单解释。 

    1、下载Nginx 

    地址：http://nginx.org/en/download.html，linux版本：nginx-0.8.20.tar.。解压缩命令： 


    tar -zxvf nginx-0.8.20.tar.gz 


    2、编译安装Nginx 


    Nginx依赖一些其他PCRE、openssl（依赖libssl-dev），本人笔记本Ubuntu环境已经安装PCRE，仅需安装依赖的openssl，下面我们简单说下如何安装PCRE和openssl等 


    PCRE下载地址：ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/ 
    Shell代码 

    tar zxvf  pcre-8.01.tar.gz 
    cd pcre-8.01 
    sudo ./configure 
    sodu make 
    sodu make install 

    openssl通过apt-get install安装，命令、截图如下： 
    Shell代码 

    sudo apt-get install openssl 
    sudo apt-get install libssl-dev 
    //如缺少其他包，请采用此方法安装，ubuntu有依赖提示 




    依赖的软件包安装完毕，下面来编译Nginx： 
    Shell代码 

    #将window共享目录软件拷贝到当前工作目录 
    cp /mnt/fileshare/nginx-0.8.20.tar.gz ./ 

    #解压缩软件包 
    tar zxvf nginx-0.8.20.tar.gz 

     cd nginx-0.8.20 
    //编译源码,默认使用nobody，指定本机已存在的用户，组，启用nginx-status功能，监控nginx状态。启动debug
     sudo ./configure  --user=niumd --group=niumd --with-debug --with-http_stub_status_module 
     

    sudo make 
    sudo make install 


    截图 如下： 

    安装结果截图如下： 


    编译安装正确结束，按照上述window下方法检查默认配置，然后在默认配置下启动nginx，访问http://127.0.0.1，如下图说明成功 


    Nginx配置成功后我们对window下nginx.conf少做修改，如下： 
    Ubuntu nginx.conf代码 

    #Nginx所用用户和组 
    user  niumd niumd; 

    #工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU） 
    worker_processes  2; 

    #错误日志存放路径 
    #error_log  logs/error.log; 
    #error_log  logs/error.log  notice; 
    error_log  logs/error.log  info; 

    #指定pid存放文件 
    pid        logs/nginx.pid; 

    events { 
      #使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue 
        use epoll; 
        
        #允许最大连接数 
        worker_connections  2048; 
    } 

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

      #定义日志格式 
        #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  off; 
        access_log  logs/access.log; 

        client_header_timeout  3m; 
        client_body_timeout    3m; 
        send_timeout           3m; 
     
        client_header_buffer_size    1k; 
        large_client_header_buffers  4 4k; 

        sendfile        on; 
        tcp_nopush      on; 
        tcp_nodelay     on; 

        #keepalive_timeout  75 20; 

        include    gzip.conf; 
        upstream localhost { 
         #ip_hash 
          #ip_hash; 
          server localhost:18081; 
          server localhost:18080; 
         } 

        server { 
                listen       80; 
                server_name  localhost;   

                location / { 
                  proxy_connect_timeout   3; 
                  proxy_send_timeout      30; 
                  proxy_read_timeout      30; 
                    proxy_pass http://localhost; 
                } 
                
       } 
    } 

    对于上面关于ubuntu下Nginx配置和window下基本相同，区别在使用的IO网络模型，linux下建议使用epoll，另外就是运行所用的用户和组； 

    3、配置tomcat 

    请参考window下配置，完全相同。 

    4、启动停止nginx 

    ubuntu下启动nginx与window稍有不同，大致启动停止方法如下。 

    Java代码 

    #nginx目录执行 
    sbin/nginx 
    或通过-c 指定配置文件 
    sbin/nginx -c usr/local/nginx8.20/conf/nginx/conf 

    Shell代码 

    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ pwd 
    /usr/local/nginx 
    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -t 
    the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok 
    configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful 
    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -v 
    nginx version: nginx/0.8.20 
    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -V 
    nginx version: nginx/0.8.20 
    built by gcc 4.4.3 (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 
    configure arguments: --user=niumd --group=niumd --with-debug --with-http_sub_module 
    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx 
    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ ps -ef|grep nginx 
    root      5158     1  0 22:32 ?        00:00:00 nginx: master process sbin/nginx 
    niumd     5159  5158  0 22:32 ?        00:00:00 nginx: worker process 
    niumd     5161  1577  0 22:32 pts/0    00:00:00 grep --color=auto nginx 
    niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ 

    我们通过ps -ef|grep nginx,看到如下结果: 

    注意：在启动时linux提示一句警告【warn】……，是因为我们设置的 #允许最大连接数 worker_connections 2048，超过linux默认1024的限制。 

    停止：kill -信号类型 pid 

    nginx/logs目录下有个nginx。pid的文件，此文件记录了每次运行的pid，也可以通过ps命令查询。 

    信号类型如下： 

    信号控制 
    信号类型 描述 
    RERM.INT 快速关闭 
    HUP 平滑重启，加载配置 
    USR1 重新加载日志 
    USER2 平滑升级执行程序 
    WINCH 从容关闭工作进程 
    QUIT 从容关闭 
     
     
     
     
    Memcached Session Manager + Ngnix的配置 

    1. 下载三个JAR： 

    memcached-2.5.jar 

    memcached-session-manager-1.5.1.jar 

    memcached-session-manager-tc6-1.5.1.jar 

    把它们 放入%tomcat%/lib/ 目录下 

    2. 修改 %tomcat%/conf/context.xml文件，加入这样一行代码： 

    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager" 
    memcachedNodes="n1:localhost:11211" 

    sticky="false" requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$" /> 

    3. 配置两台这样的tomcat, 一个8080, 一个8090 

    4. 配置nginx，与个tomcat连接起来 

    upstream localhost { 
    server locahost:8080; 
    server locahost:8090; 
    } 

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

    proxy_set_header Host $host; 
    proxy_set_header X_Real_IP $remote_addr; 
    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 
    proxy_pass http://localhost; 

    5.OK 

首先我们用的是Linux RedHat 4.6 系统，nginx的版本为nginx-0.9.4.tar.gz，内核版本如下图：

实验主机：

192.168.3.2为nginx主机做负载均衡

192.168.3.3为WEB服务器

192.168.3.4为web服务器

首先进入到192.168.3.2源码包放置的目录地下，解压，然后安装如下图：

#cd /duyunlong

#tar -zxf pcre-7.8.tar.gz

#cd pcre-7.8

#./configure && make && make install

#tar -zxf nginx-0.9.4.tar.gz

#cd nginx-0.9.4

#./configure --prefix=/usr/local/nginx && make && make install

这样nginx的安装就完成了

#vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf  如下图：

修改完之后保存退出，然后用192.168.3.1的主机访问192.168.3.2如下图：

看到了很成功

注意：在测试的时候要关闭iptables 要不会出现访问不了的情况