Nginx负载均衡策略
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。
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 myserver {
server localhost:8080;
server localhost:8081;
server localhost:8082;
server localhost:8083;
}
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://myserver;
}
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
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| 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 | 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：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| 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_timeout | 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 myserver {
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 myserver {
ip_hash; #保证每个访客固定访问一个后端服务器
server localhost:8080 weight=2;
server localhost:8081;
server localhost:8082;
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s;
}
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 myserver {
least_conn; #把请求转发给连接数较少的后端服务器
server localhost:8080 weight=2;
server localhost:8081;
server localhost:8082 backup;
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s;
}
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 myserver {
server localhost:8080;
server localhost:8081;
server localhost:8082;
server localhost:8083;
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 myserver {
hash $request_uri; #实现每个url定向到同一个后端服务器
server localhost:8080;
server localhost:8081;
server localhost:8082;
server localhost:8083;
}
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。
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