Nginx分发算法

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一、分发算法介绍

如何将用户请求按照一定的规律分发给业务服务器。主要分为 Nginx 集群默认算法和基于请求头分发算法。

二、nginx 集群默认算法

nginx 的 upstream 目前支持 4 种方式的分配

• 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。用于处理静态页面

• weight
    指定权重，数值大的服务器，获得的请求的数量越多，用于后端服务器性能不均的情况。用于处理静态页面

• 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，好处是可以解决 session 的问题。可以处理动态网站。

• url_hash(第三方)
    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，后端服务器为缓存时比较有效。

nginx 有很多第三方模块，各位可以去下载使用

https://www.nginx.com/resources/wiki/modules/

三、nginx 业务服务器状态

每个设备的状态设置参数：

• down
  表示当前的 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
  失败超时时间，在连接 Server 时，如果在超时时间之内超过 max_fails 指定的失败次数，会认为在 fail_timeout 时间内 Server 不可用，默认为 10s

• backup
  其他所有的非 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。

四、nginx 集群默认算法测试

实验环境

实验机 : 四台虚拟机，一台测试机，一台分发器，两台 web 服务器。

网卡:vmnet4

系统:CentOS8.0

SELinux& 防火墙: 关闭

网段:192.168.0.0/24

实验拓扑

4.1、轮询算法

upstream web {server 192.168.0.42; 
    server 192.168.0.43;
}
server {listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {proxy_pass http://web;} 
}

前面已经测试验证了轮询算法分发。

配置 backup 参数

upstream web {server 192.168.0.42; 
    server 192.168.0.43 backup;
}
server {listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {proxy_pass http://web;} 
}

先正常访问测试

[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
 

关停第一个节点情况，访问尝试：

[root@web1 ~]# systemctl stop httpd
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2

启动第一个节点测试

[root@web1 ~]# systemctl start httpd
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1

4.2、基于权重

通过配置权重，可以让性能好的服务器承担更多的负载

upstream web {# 设置权重比例 1:2
    server 192.168.0.42 weight=1; 
    server 192.168.0.43 weight=2;
}
server {listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {proxy_pass http://web;} 
}

测试

[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2

4.3、基于 ip_hash 分发

ip_hash 算法能够保证来自 同样源地址的请求 都分发到同一台主机。
  需要注意：ip_hash 算法不支持 backup、weight 设置。默认权重为 1。

upstream web {ip_hash;    # 指定 ip_hash 即可，默认 weight 权重比例 1: 1
    server 192.168.0.42;
    server 192.168.0.43; 
}
server {listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {proxy_pass http://web;} 
}

测试

[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
切换到另外一台不同网段的主机
MacBook-Pro:~ hello$ ifconfig
vmnet8: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
	ether 00:50:56:c0:00:08 
	inet 172.16.121.1 netmask 0xffffff00 broadcast 172.16.121.255
 
MacBook-Pro:~ hello$ curl 172.16.121.134
web1
MacBook-Pro:~ hello$ curl 172.16.121.134
web1
MacBook-Pro:~ hello$ curl 172.16.121.134
web1

4.4、基于 url 的 hash

不同的 URL 我去找不同的机器访问，就是把 url 计算出一个值然后除以机器的数量取余，需要安装第三方插件

nginx 分发器上，将 nginx 主程序包和下载好的第三方软件包放在同一个目录下解压
[root@master ~]# cd nginx-1.15.12/
[root@master ~]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/root/ngx_http_consistent_hash-master
第三方模块的安装方法
 
[root@master ~]# make & make install
[root@master ~]# 	vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
 
 
worker_processes  1;
events {worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    upstream web {consistent_hash $request_uri;
        server 192.168.0.42 ;
        server 192.168.0.43 ;
    }
    server {listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {proxy_pass http://web;}
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {root   html;}
    }
}
[root@master ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
 
在 web 主机上生成测试页面
[root@web1 ~]# for i in `seq 1 10`; do echo "web1_$i" > /var/www/html/$i.html; done
 
[root@web2 ~]# for i in `seq 1 10`; do echo "web2_$i" > /var/www/html/$i.html; done
这样我们就知道测试的时候访问的是哪台机器的页面文件了
 
测试访问
[root@client ~]# for i in `seq 1 10`; do curl http://192.168.0.40/$i.html; done
web1_1
web1_2
web1_3
web2_4
web2_5
web1_6
web2_7
web1_8
web2_9
web2_10

这个方式一般用在我们的缓存上，目的是为了命中率，什么是命中率，也就是说同样是下数据，你要是从源下就是没有命中，从缓存下就是命中