Nginx 负载均衡和反向代理设置

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Michael
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    本文介绍一些负载均衡和反向代理的一些基本概念，然后介绍如何基于nginx实现，包括两种安装nginx的方法：yum安装和源码安装，
    以及ngix该如何配置等。

    什么是负载均衡？

    概念

    负载均衡是高可用网络基础架构的关键组件，通常用于将工作负载分布到多个服务器来提高网站、应用、数据库或其他服务的性能和可靠性。

    常用的负载均衡算法

    负载均衡算法决定了后端的哪些健康服务器会被选中。几个常用的算法：

    1. Round Robin（轮询）：为第一个请求选择列表中的第一个服务器，然后按顺序向下移动列表直到结尾，然后循环。
    2. Least Connections（最小连接）：优先选择连接数最少的服务器，在普遍会话较长的情况下推荐使用。
    3. Source：根据请求源的 IP 的散列（hash）来选择要转发的服务器。这种方式可以一定程度上保证特定用户能连接到相同的服务器。如果你的应用需要处理状态而要求用户能连接到和之前相同的服务器。可以通过 Source 算法基于客户端的 IP 信息创建关联，或者使用粘性会话（sticky sessions）。

    Nginx提供的负载均衡策略有2种：内置策略和扩展策略。
    内置策略为轮询，加权轮询，Ip hash。
    扩展策略，就天马行空，只有你想不到的没有他做不到的啦，你可以参照所有的负载均衡算法，给他一一找出来做下实现。
    扩展策略举例： fair，根据服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配，即负载压力小的优先会分配。
    fair源码

    参见：什么是负载均衡？
    Nginx负载均衡配置

    什么是反向代理？

    正向代理

    正向代理是一个位于客户端和目标服务器之间的代理服务器(中间服务器)。
    为了从原始服务器取得内容，客户端向代理服务器发送一个请求，并且指定目标服务器，之后代理向目标服务器转交并且将获得的内容返回给客户端。
    正向代理的情况下客户端必须要进行一些特别的设置才能使用。

    反向代理

    反向代理正好相反。对于客户端来说，反向代理就好像目标服务器。并且客户端不需要进行任何设置。
    客户端向反向代理发送请求，接着反向代理判断请求走向何处，并将请求转交给客户端，使得这些内容就好似他自己一样，
    一次客户端并不会感知到反向代理后面的服务，也因此不需要客户端做任何设置，只需要把反向代理服务器当成真正的服务器就好了。

    参照：正向代理与反向代理的区别

    nginx 安装

    通过yum 源安装

    配置yum源

    1. 首先修改公司的yum源配置， cd /etc/yum.repos.d/ ，修改CentOS-7.6-Base.repo 。
    2. 除此之外，在安装epel 源。（extra package for enterprise linux， 为“红帽系”的操作系统提供额外的软件包，适用于RHEL、CentOS等，

    里面有1万多个软件，强烈建议安装） yum install epel-release
    如果epel无法安装，请参见：yum安装epel源

    1. 添加Nginx仓库
      vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo
      输入下面内容
      [nginx]
      name=nginx repo
      baseurl=http://nginx.org/packages/cen...$basearch/
      gpgcheck=0
      enabled=1
    2. 安装：yum install nginx 。 使用 yum 安装是在线安装，但是版本可能不是最新，如果需要最新版本的话，还是需要源码安装。
    3. 启动Nginx

    systemctl start nginx
    或者 进入/usr/sbin，执行
    ./nginx
    或者执行
    service nginx start

    1. 测试页面

    http://127.0.0.1/ 如果页面没有出来，查看防火墙配置
    vi /etc/sysconfig/iptables   添加下面内容
    -A INPUT -m state –state NEW -m tcp -p tcp –dport 80 -j ACCEPT（允许80端口通过防火墙） 
    -A INPUT -m state –state NEW -m tcp -p tcp –dport 3306 -j ACCEPT（mysql端口  允许3306端口通过防火墙）
    然后重启防火墙：service iptables restart

    1. 把Nginx加到系统启动项，这样每次开机的时候就自动启动了，使用下面的命令:

    systemctl enable nginx

    参照：Linux(Centos7)yum安装Nginx

    通过源码安装

    1. 安装前工作首先更新系统软件源，使用以下命令更新系统: yum update

    有关两个命令的一点解释：

    1. yum -y update - 升级所有包，改变软件设置和系统设置,系统版本内核都升级。
    2. yum -y upgrade - 升级所有包，不改变软件设置和系统设置，系统版本升级，内核不改变。
    2. 依赖包安装

    [root@localhost src]# yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake libtool make cmake
    [root@localhost src]# yum -y install zlib zlib-devel openssl openssl-devel pcre-devel

    3. 下载Nginx安装源文件

    http://nginx.org/en/download.... nginx-1.10.2.tar.gz

    4. 新建nginx用户及用户组

    用 root 用户身份登录系统，执行以下命令创建新的用户。

    [root@localhost src]# groupadd nginx
[root@localhost src]# useradd -g nginx -M nginx
    1. useradd命令的-M参数用于不为nginx建立home目录
    1. 修改/etc/passwd，使得nginx用户无法bash登陆(nginx用户后面由/bin/bash改为/sbin/nologin)
    2. vi /etc/passwd然后找到有 nginx 那一行，把它修改为(后面由/bin/bash改为/sbin/nologin)：

    例如：nginx..1002:1003::/home/nginx:/sbin/nologin

    5. 配置、编译、安装

    下面我们进入解压的nginx源码目录：/usr/local/src/ 执行以下命令

    [root@localhost ~]# cd /usr/local/src/nginx*
[root@localhost nginx-1.10.3]# pwd
/usr/local/src/nginx-1.10.3
[root@localhost nginx-1.10.3]#
[root@localhost nginx-1.10.3]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx \
--pid-path=/usr/local/nginx/run/nginx.pid \
--with-http_ssl_module \
--user=nginx \
 --group=nginx \
--with-pcre \
--without-mail_pop3_module \
--without-mail_imap_module \
--without-mail_smtp_module

--prefix=/usr/local/nginx 指定安装到 /usr/local/nginx 目录下。
上面配置完成后，接下来执行编译 

[root@localhost nginx-1.10.3]# make
[root@localhost nginx-1.10.3]# make install

查看安装后的程序版本：
[root@localhost nginx-1.10.3]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -v
nginx version: nginx/1.10.3
    注意：上面的反斜杠 表示换行继续。
    6. 启动、停止

    nginx 管理的几种方式:

    6.1 启动Nginx

    /usr/local/nginx/sbin/nginx

    6.2 从容停止Nginx：

    kill -QUIT 主进程号 # 如上一步中的 ps 命令输出的 29151，就是 Nginx的主进程号

    6.3 快速停止Nginx：

    kill -TERM 主进程号

    6.4 强制停止Nginx：

    pkill -9 nginx

    6.5 平滑重启nginx

    /usr/nginx/sbin/nginx -s reload

    参照：Nginx安装

    两者安装的不同

    1. yum 安装是在线安装，好处是：安装方式简单，不易出错；
      源码包 安装是先将 nginx 的源码下载下来，在自己的系统里编译生成可执行文件，然后执行，
      好处是：因为是在自己的系统上编译的，更符合自己系统的性能，也就是说在自己的系统上执行 nginx 服务性能效率更好。
    2. 安装路径不同

    通过源码包编译安装的软件，通常都放在 /usr/local/包名 路径下。
    通过源码安装，可以自己指定安装路径。

    1. 启动方式不同

    yum 安装 nginx，我们可以通过 系统服务命令 service 来启动或停止
    service nginx start #启动 nginx 服务
    service nginx stop #停止 nginx 服务
    service nginx restart #重启 nginx 服务
    源码包 安装 nginx 启动的时候不能使用 service 来启动，需要执行 nginx 安装目录下的 sbin 目录下的 nginx 可执行程序才行，
    如下（我的 nginx 安装在 /usr/local/webserver/ 目录下）
    ➜ ~ /usr/local/webserver/nginx/sbin/nginx #启动 nginx 服务
    ➜ ~ /usr/local/webserver/nginx/sbin/nginx -s stop #停止 nginx 服务

    参照：nginx服务器详细安装过程（使用yum 和 源码包两种安装方式，并说明其区别)

    nginx 配置解析

    nginx 配置结构

    ...              #全局块

events {         #events块
   ...
}

http      #http块
{
    ...   #http全局块
    server        #server块
    { 
        ...       #server全局块
        location [PATTERN]   #location块
        {
            ...
        }
        location [PATTERN] 
        {
            ...
        }
    }
    server
    {
      ...
    }
    ...     #http全局块
}

    nginx 配置详解

    
########### 每个指令必须有分号结束。#################
#user administrator administrators;  #配置用户或者组，默认为nobody nobody。
#worker_processes 2;  #允许生成的进程数，默认为1
#pid /nginx/pid/nginx.pid;   #指定nginx进程运行文件存放地址
error_log log/error.log debug;  #制定日志路径，级别。这个设置可以放入全局块，http块，server块，级别以此为：debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
events {
    accept_mutex on;   #设置网路连接序列化，防止惊群现象发生，默认为on
    multi_accept on;  #设置一个进程是否同时接受多个网络连接，默认为off
    #use epoll;      #事件驱动模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport
    worker_connections  1024;    #最大连接数，默认为512
}
http {
    include       mime.types;   #文件扩展名与文件类型映射表
    default_type  application/octet-stream; #默认文件类型，默认为text/plain
    #access_log off; #取消服务日志    
    log_format myFormat '$remote_addr–$remote_user [$time_local] $request $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $http_x_forwarded_for'; #自定义格式
    access_log log/access.log myFormat;  #combined为日志格式的默认值
    sendfile on;   #允许sendfile方式传输文件，默认为off，可以在http块，server块，location块。
    sendfile_max_chunk 100k;  #每个进程每次调用传输数量不能大于设定的值，默认为0，即不设上限。
    keepalive_timeout 65;  #连接超时时间，默认为75s，可以在http，server，location块。

    upstream mysvr {   
      server 127.0.0.1:7878;
      server 192.168.10.121:3333 backup;  #热备
    }
    error_page 404 https://www.baidu.com; #错误页
    server {
        keepalive_requests 120; #单连接请求上限次数。
        listen       4545;   #监听端口
        server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
        location  ~*^.+$ {       #请求的url过滤，正则匹配，~为区分大小写，~*为不区分大小写。
           #root path;  #根目录
           #index vv.txt;  #设置默认页
           proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表
           deny 127.0.0.1;  #拒绝的ip
           allow 172.18.5.54; #允许的ip           
        } 
    }
}

    几个常见配置项：

    1. $remote_addr 与 $http_x_forwarded_for 用以记录客户端的ip地址；
    2. $remote_user ：用来记录客户端用户名称；
    3. $time_local ： 用来记录访问时间与时区；
    4. $request ： 用来记录请求的url与http协议；
    5. $status ： 用来记录请求状态；成功是200；
    6. $body_bytes_s ent ：记录发送给客户端文件主体内容大小；
    7. $http_referer ：用来记录从那个页面链接访问过来的；
    8. $http_user_agent ：记录客户端浏览器的相关信息；

    其他说明

    1. 惊群现象：一个网路连接到来，多个睡眠的进程被同时叫醒，但只有一个进程能获得链接，这样会影响系统性能。
    2. 每个指令必须有分号结束。

    参见：

    Nginx反向代理以及负载均衡配置
    【nginx】配置Nginx实现负载均衡
    Nginx 配置详解

    ----
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    Michael
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