Nginx服务器之负载均衡策略(6种)
2019-08-29

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。详情请查看我的另一篇博客。

 

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 dynamic_zuoyu { server localhost:8080; #tomcat 7.0 server localhost:8081; #tomcat 8.0 server localhost:8082; #tomcat 8.5 server localhost:8083; #tomcat 9.0 }

 

  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://dynamic_zuoyu; }

 

  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
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(第三方)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:

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_time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 dynamic_zuoyu { 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 dynamic_zuoyu { ip_hash; #保证每个访客固定访问一个后端服务器 server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0 server localhost:8081; #tomcat 8.0 server localhost:8082; #tomcat 8.5 server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0 }

  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 dynamic_zuoyu { least_conn; #把请求转发给连接数较少的后端服务器 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 }

  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 dynamic_zuoyu { server localhost:8080; #tomcat 7.0 server localhost:8081; #tomcat 8.0 server localhost:8082; #tomcat 8.5 server localhost:8083; #tomcat 9.0 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 dynamic_zuoyu { hash $request_uri; #实现每个url定向到同一个后端服务器 server localhost:8080; #tomcat 7.0 server localhost:8081; #tomcat 8.0 server localhost:8082; #tomcat 8.5 server localhost:8083; #tomcat 9.0 }

  

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。