负载均衡模块Upstream

Upstream是Nginx的HTTP Upstream模块，这个模块通过一个简单的调度算法来实现客户端IP到后端服务器的负载均衡。

upstream webhost 
{
  ip_hash;
  server 192.168.11.31;
  server 192.168.11.32 max_fails=3  fail_timeout=20s;
}

在上面的设定中，通过upstream指令指定了一个负载均衡器的名称webhost。这个名称可以任意指定，在后面需要用到的地方直接调用即可。

Upstream模块支持的负载均衡策略

Nginx的Upstream负载均衡模块目前支持以下常用的策略算法：

轮询：这是默认的策略，每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端某台服务器宕机，故障系统被自动剔除，使用户访问不受影响。

upstream webhost 
{
  server 192.168.11.31;
  server 192.168.11.32;
}

权重：weight默认值为1，值越大则代表被访问的几率越大，主要用于后端每个服务器性能不均的情况下。如下配置，32的访问数量是31的2倍

upstream webhost 
{
  server 192.168.11.31 weight=1;
  server 192.168.11.32 weight=2;
}

ip_hash：根据访问客户端ip的hash值分配，这样同一客户端的请求都会被分配到同一个server上，如果牵扯到session的问题，比如记录用户登录状态，用这个是最好的选择，可保证每次请求都是同一个session，规避不同服务器间session共享问题。

upstream webhost 
{
  ip_hash;
  server 192.168.11.31;
  server 192.168.11.32;
}

状态参数

在HTTP Upstream模块中，可以通过server指令指定后端服务器的IP地址和端口，同时还可以设定每个后端服务器在负载均衡调度中的状态。常用的状态有：

down：表示当前的server暂时不参与负载均衡。

backup：预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。

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：在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。max_fails可以和fail_timeout一起使用。

注意，当负载调度算法为ip_hash时，后端服务器在负载均衡调度中的状态不能是weight和backup。

实验测试

学习了Upstream模块相关知识后，我们接下来开始动手实验测试。

1、准备实验环境

• 域名：mytest.net

• 服务器系统：Centos7.2、nginx/1.12.2

• 1号服务器：192.168.11.31

• 2号服务器：192.168.11.32

• 3号服务器：192.168.11.34

准备3台虚拟机服务器，其中3号服务器用来做负载均衡配置，绑定域名。1号和2号服务器作为后置服务器用来提供真实数据服务。

2、实验预期效果

我们希望，通过浏览器输入域名mytest.net，刷新页面，可以分别访问到1号服务器和2号服务器上提供的内容，从而实现负载均衡。断开1号和2号服务器中的任意一台，都不会影响用户访问。

3、配置3号服务器

配置nginx。

[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/vhost/mytest.conf 
upstream webhost 
{
  #ip_hash;
  server 192.168.11.31;
  server 192.168.11.32;
}

server
{
    listen 80;
    server_name mytest.net;
    
    index index.html index.htm;
    root  /home/mytest;
    
    location / 
    {
        proxy_pass http://webhost;
        proxy_redirect off;
        proxy_set_header  X-Real-IP $remote_addr;  #定义请求头中真实IP地址，方便后端被代理服务器获取真实的IP
        proxy_set_header  X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header  Host $host;
    }
}

upstream是定义在server{ }之外的，不能定义在server{ }内部。定义好upstream之后，用proxy_pass引用一下即可。

这里我们还需要注意的是，proxy_set_header用来设置请求头部header，上面的代码中我们设置了头部包含获取客户端真实IP，如果不设置，使用Nginx的负载均衡后，获取的是代理服务器的IP，我们在后面会验证。

编辑好后保存配置文件，并重载nginx使配置生效：

[root@localhost ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@localhost ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
[root@localhost ~]#

4、配置1号和2号服务器

1号和2豪服务器的Nginx配置就和正常站点的配置一样，无需配置Upstream模块，站点配置可参考：《Nginx配置多域名多站点》。

为了验证负载均衡的有效性，我们在1号和2号服务器上可以分别加上一段PHP代码，用来响应服务器请求，根据负载分配过来的请求，获取用户的IP以及代理IP等信息：

<?php 
echo \'Server 1.\';

$server = $_SERVER;
echo \'访问服务器IP：\'. $server[\'SERVER_ADDR\'] . "";
echo \'代理服务器IP：\'. $server[\'REMOTE_ADDR\'] . "";
echo \'客户端真实IP：\'. $server[\'HTTP_X_REAL_IP\'] . "";

5、验证

最后，我们用浏览器访问域名mytest.net（本机设置好域名指向host文件），得到如下响应：

很显然，我们通过3号服务器访问到了1号服务器的内容，再次刷新，可以访问到2号服务器的内容（本机客户端IP：192.168.11.5）。

我们可以把2号服务器暂时停止服务，尝试访问下域名看看。

不断刷新页面，我们会发现，Server 1和Server 2会交替出现。从实验效果来看，我们已经实现了Nginx的负载均衡功能。实验中，3号服务器起了关键作用，它就像路由器一样，根据负载均衡策略，把用户的请求分配给后端服务器，并把后端服务器的响应传递给客户端。

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