Linux Nginx负载均衡【精】

最近迷上了Nginx,真实麻雀虽小,五脏俱全..功能实在强大..

nginx不单可以作为强大的web服务器，也可以作为一个反向代理服务器，而且nginx还可以按照调度规则实现动态、静态页面的分离，可以按照轮询、ip哈希、URL哈希、权重等多种方式对后端服务器做负载均衡，同时还支持后端服务器的健康检查。

如果只有一台服务器时,这个服务器挂了,那么对于网站来说是个灾难.因此，这时候的负载均衡就会大显身手了,它会自动剔除挂掉的服务器.

下面简单的介绍下我使用Nginx做负载的体会

下载---安装Nginx这些不介绍了,前篇有介绍.

windows和Linux下配置Nginx负载的写法一样,故不分开介绍.

Nginx负载均衡一些基础知识:

nginx 的 upstream目前支持 4 种方式的分配 
1)、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。 
2)、weight 
指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。 
2)、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器，可以解决session的问题。 
3)、fair（第三方） 
按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。 
4)、url_hash（第三方）

配置：

在http节点里添加:

#定义负载均衡设备的 Ip及设备状态

upstream myServer {

server 127.0.0.1:9090 down; 
server 127.0.0.1:8080 weight=2; 
server 127.0.0.1:6060; 
server 127.0.0.1:7070 backup; 
}

在需要使用负载的Server节点下添加

proxy_pass http://myServer;

upstream 每个设备的状态:

down 表示单前的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:max_fails 次失败后，暂停的时间。 
backup： 其它所有的非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。

Nginx还支持多组的负载均衡,可以配置多个upstream 来服务于不同的Server.

配置负载均衡比较简单,但是最关键的一个问题是怎么实现多台服务器之间session的共享

下面有几种方法(以下内容来源于网络,第四种方法没有实践.)

1) 不使用session，换作cookie

能把session改成cookie，就能避开session的一些弊端，在从前看的一本J2EE的书上，也指明在集群系统中不能用session，否则惹出祸端来就不好办。如果系统不复杂，就优先考虑能否将session去掉，改动起来非常麻烦的话，再用下面的办法。

2) 应用服务器自行实现共享

asp.net可以用数据库或memcached来保存session，从而在asp.net本身建立了一个session集群，用这样的方式可以令 session保证稳定，即使某个节点有故障，session也不会丢失，适用于较为严格但请求量不高的场合。但是它的效率是不会很高的，不适用于对效率 要求高的场合。

以上两个办法都跟nginx没什么关系，下面来说说用nginx该如何处理：

3) ip_hash

nginx中的ip_hash技术能够将某个ip的请求定向到同一台后端，这样一来这个ip下的某个客户端和某个后端就能建立起稳固的session，ip_hash是在upstream配置中定义的：

upstream backend { 
server 127.0.0.1:8080 ; 
server 127.0.0.1:9090 ; 
ip_hash; 
}

ip_hash是容易理解的，但是因为仅仅能用ip这个因子来分配后端，因此ip_hash是有缺陷的，不能在一些情况下使用：

1/ nginx不是最前端的服务器。ip_hash要求nginx一定是最前端的服务器，否则nginx得不到正确ip，就不能根据ip作hash。譬如使用的是squid为最前端，那么nginx取ip时只能得到squid的服务器ip地址，用这个地址来作分流是肯定错乱的。

2/ nginx的后端还有其它方式的负载均衡。假如nginx后端又有其它负载均衡，将请求又通过另外的方式分流了，那么某个客户端的请求肯定不能定位到同一台session应用服务器上。这么算起来，nginx后端只能直接指向应用服务器，或者再搭一个squid，然后指向应用服务器。最好的办法是用location作一次分流，将需要session的部分请求通过ip_hash分流，剩下的走其它后端去。

4) upstream_hash

为了解决ip_hash的一些问题，可以使用upstream_hash这个第三方模块，这个模块多数情况下是用作url_hash的，但是并不妨碍将它用来做session共享：

假如前端是squid，他会将ip加入x_forwarded_for这个http_header里，用upstream_hash可以用这个头做因子，将请求定向到指定的后端：

可见这篇文档：http://www.sudone.com/nginx/nginx_url_hash.html

在文档中是使用$request_uri做因子，稍微改一下：

hash $http_x_forwarded_for;

这样就改成了利用x_forwarded_for这个头作因子，在nginx新版本中可支持读取cookie值，所以也可以改成：

hash $cookie_jsessionid;

假如在php中配置的session为无cookie方式，配合nginx自己的一个userid_module模块就可以用nginx自发一个cookie，可参见userid模块的英文文档： 
http://wiki.nginx.org/NginxHttpUserIdModule 
另可用姚伟斌编写的模块upstream_jvm_route：http://code.google.com/p/nginx-upstream-jvm-route/

以下为图文解说：Nginx+tomcat配置集群负载均衡

开发的应用采用F5负载均衡交换机，F5将请求转发给5台hp unix服务器，每台服务器有多个webserver实例，对外提供web服务和socket等接口服务。之初，曾有个小小的疑问为何不采用开源的apache、Nginx软件负载，F5设备动辄几十万，价格昂贵？自己一个比较幼稚的问题，后续明白：F5是操作于IOS网络模型的传输层，Nginx、apache是基于http反向代理方式，位于ISO模型的第七层应用层。直白些就是TCP UDP 和http协议的区别，Nginx不能为基于TCP协议的应用提供负载均衡。

了解了二者之间的区别于应用场景，对Nginx产生浓厚的兴趣，阅读张宴的<实战Nginx>（这个85年的小伙子年轻有为羡慕+妒忌），搞明白了大致原理和配置，Ubuntu10.10，window下对Nginx+tomcat负载均衡做了配置尝试，将全部请求转发到tomcat，并未做静态，动态分开，图片防盗链等配置。 
Nginx 介绍

Nginx （发音同 engine x）是一款轻量级的Web 服务器／反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like 协议下发行。 其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页伺服器中表现较好.目前中国大陆使用nginx网站用户有：新浪、网易、 腾讯,另外知名的微网志Plurk也使用nginx。

上面的全是Nginx介绍基本上是废话，下面转入正题，图文结合展示基本配置，首先是window环境、其次是Ubuntu环境（Vbox虚拟）。本文主要基于Nginx下配置两台tomcat，结构如下图：

Window xp环境：Nginx+Tomcat6

1、下载地址

http://nginx.org/en/download.html，这里我们推荐下载稳定版（stable versions），本文采用nginx-0.8.20。

2、目录结构

Nginx-

|_ conf 配置目录

|_ contrib

|_ docs 文档目录

|_ logs 日志目录

|_ temp 临时文件目录

|_ html 静态页面目录

|_ nginx.exe 主程序

window下安装Nginx极其简单，解压缩到一个无空格的英文目录即可（个人习惯，担心中文出问题），双击nginx启动，这里我安装到：D:\server目录，下面涉及到的tomcat也安装在此目录。

DOS环境启动

若果想停止nginx，dos环境运行命令：nginx -s stop

3、nginx.conf配置

Nginx配置文件默认在conf目录，主要配置文件为nginx.conf，我们安装在D:\server\nginx-0.8.20、默认主配置文件为D:\server\nginx-0.8.20\nginx.conf。下面是nginx作为前端反向代理服务器的配置。

Nginx.conf代码

#Nginx所用用户和组，window下不指定
#user  niumd niumd;

#工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU）
worker_processes  2;

#错误日志存放路径
#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
error_log  logs/error.log  info;

#指定pid存放文件
pid        logs/nginx.pid;

events {
    #使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue，window下不指定。
    #use epoll;
    
    #允许最大连接数
    worker_connections  2048;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

		#定义日志格式
    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] $request '
    #                  '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  off;
    access_log  logs/access.log;

    client_header_timeout  3m;
    client_body_timeout    3m;
    send_timeout           3m;
 
    client_header_buffer_size    1k;
    large_client_header_buffers  4 4k;

    sendfile        on;
    tcp_nopush      on;
    tcp_nodelay     on;

    #keepalive_timeout  75 20;

    include    gzip.conf;
    upstream localhost {
      #根据ip计算将请求分配各那个后端tomcat，许多人误认为可以解决session问题，其实并不能。
      #同一机器在多网情况下，路由切换，ip可能不同
      #ip_hash; 
      server localhost:18081;
      server localhost:18080;
     }

    server {
            listen       80;
            server_name  localhost;   

            location / {
            		proxy_connect_timeout   3;
            		proxy_send_timeout      30;
            		proxy_read_timeout      30;
                        proxy_pass http://localhost;
            }
            
   }
}

代理设置如下：

Proxy.conf代码

proxy_redirect          off;
proxy_set_header        Host $host;
proxy_set_header        X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header        X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
client_max_body_size    10m;
client_body_buffer_size 128k;
proxy_connect_timeout   300;
proxy_send_timeout      300;
proxy_read_timeout      300;
proxy_buffer_size       4k;
proxy_buffers           4 32k;
proxy_busy_buffers_size 64k;
proxy_temp_file_write_size 64k;

gzip压缩相关配置如下：

Gzip.conf代码

gzip              on;
gzip_min_length      1000;
gzip_types         text/plain text/css application/x-javascript;

4、Tomcat配置

对于tomcat大家都很熟悉，只需要修改server.xml配置文件即可，这里我们以apache-tomcat-6.0.14为例，分别在server目录，解压缩并命名为：apache-tomcat-6.0.14_1、apache-tomcat-6.0.14_2。

第一处端口修改：

Xml代码

1. <!-- 修改port端口：18006 俩个tomcat不能重复，端口随意，别太小-->
2. <Serverport="18006"shutdown="SHUTDOWN">

<!--  修改port端口：18006 俩个tomcat不能重复，端口随意，别太小-->
<Server port="18006" shutdown="SHUTDOWN">

第二处端口修改：

Xml代码

1. <!-- port="18081" tomcat监听端口，随意设置，别太小 -->
2. <Connectorport="18081"protocol="HTTP/1.1"
3. connectionTimeout="20000"
4. redirectPort="8443"/>

<!-- port="18081" tomcat监听端口，随意设置，别太小 -->
<Connector port="18081" protocol="HTTP/1.1" 
               connectionTimeout="20000" 
               redirectPort="8443" />

第三处端口修改：

Java代码

<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

Engine元素增加jvmRoute属性：

Xml代码

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1">

两个tomcat的端口别重复，保证能启动起来，另一个tomcat配置希捷省略，监听端口为18080，附件中我们将上传所有的配置信息。

5、验证配置与测试负载均衡

首先测试nginx配置是否正确，测试命令：nginx -t (默认验证:conf\nginx.conf),也可以指定配置文件路径。

此例nginx安装目录：D:\server\nginx-0.8.20，dos环境下图画面成功示例：

其次验证tomcat，启动两个tomcat，不出现端口冲突即为成功（tomcat依赖的java等搞“挨踢”的就废话不说了）；

最后验证配置负载均衡设置，http://localhost/或http://localhost/index.jsp。我修改了index.jsp页面，增加日志输出信息，便于观察。注意：左上角小猫头上的：access tomcat2、access tomcat1。说明访问了不同的tomcat。

至此window下nginx+tomcat负载均衡配置结束，关于tomcat Session的问题通常是采用memcached，或者采用nginx_upstream_jvm_route ，他是一个 Nginx 的扩展模块，用来实现基于 Cookie 的 Session Sticky 的功能。如果tomcat过多不建议session同步，server间相互同步session很耗资源，高并发环境容易引起Session风暴。请根据自己应用情况合理采纳session解决方案。

作者：niumd

Ubuntu10.10环境：Nginx+Tomcat6

我们下面简单说下ubuntu10.10下如何安装配置，主要以图片为主，简单解释。

1、下载Nginx

地址：http://nginx.org/en/download.html，linux版本：nginx-0.8.20.tar.。解压缩命令：

tar -zxvf nginx-0.8.20.tar.gz

2、编译安装Nginx

Nginx依赖一些其他PCRE、openssl（依赖libssl-dev），本人笔记本Ubuntu环境已经安装PCRE，仅需安装依赖的openssl，下面我们简单说下如何安装PCRE和openssl等

PCRE下载地址：ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/

Shell代码

tar zxvf  pcre-8.01.tar.gz
cd pcre-8.01
sudo ./configure
sodu make
sodu make install

openssl通过apt-get install安装，命令、截图如下：

Shell代码

sudo apt-get install openssl
sudo apt-get install libssl-dev
//如缺少其他包，请采用此方法安装，ubuntu有依赖提示

依赖的软件包安装完毕，下面来编译Nginx：

Shell代码

#将window共享目录软件拷贝到当前工作目录
cp /mnt/fileshare/nginx-0.8.20.tar.gz ./

#解压缩软件包
tar zxvf nginx-0.8.20.tar.gz

 cd nginx-0.8.20
//编译源码,默认使用nobody，指定本机已存在的用户，组，启用nginx-status功能，监控nginx状态。启动debug
 sudo ./configure  --user=niumd --group=niumd --with-debug --with-http_stub_status_module 
 

sudo make 
sudo make install

截图 如下：

安装结果截图如下：

编译安装正确结束，按照上述window下方法检查默认配置，然后在默认配置下启动nginx，访问http://127.0.0.1，如下图说明成功

Nginx配置成功后我们对window下nginx.conf少做修改，如下：

Ubuntu nginx.conf代码

#Nginx所用用户和组
user  niumd niumd;

#工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU）
worker_processes  2;

#错误日志存放路径
#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
error_log  logs/error.log  info;

#指定pid存放文件
pid        logs/nginx.pid;

events {
  #使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue
    use epoll;
    
    #允许最大连接数
    worker_connections  2048;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

  #定义日志格式
    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] $request '
    #                  '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  off;
    access_log  logs/access.log;

    client_header_timeout  3m;
    client_body_timeout    3m;
    send_timeout           3m;
 
    client_header_buffer_size    1k;
    large_client_header_buffers  4 4k;

    sendfile        on;
    tcp_nopush      on;
    tcp_nodelay     on;

    #keepalive_timeout  75 20;

    include    gzip.conf;
    upstream localhost {
     #ip_hash
      #ip_hash;
      server localhost:18081;
      server localhost:18080;
     }

    server {
            listen       80;
            server_name  localhost;   

            location / {
              proxy_connect_timeout   3;
              proxy_send_timeout      30;
              proxy_read_timeout      30;
                proxy_pass http://localhost;
            }
            
   }
}

对于上面关于ubuntu下Nginx配置和window下基本相同，区别在使用的IO网络模型，linux下建议使用epoll，另外就是运行所用的用户和组；

3、配置tomcat

请参考window下配置，完全相同。

4、启动停止nginx

ubuntu下启动nginx与window稍有不同，大致启动停止方法如下。

Java代码

#nginx目录执行
sbin/nginx
或通过-c 指定配置文件
sbin/nginx -c usr/local/nginx8.20/conf/nginx/conf

Shell代码

niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ pwd
/usr/local/nginx
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -t
the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -v
nginx version: nginx/0.8.20
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -V
nginx version: nginx/0.8.20
built by gcc 4.4.3 (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 
configure arguments: --user=niumd --group=niumd --with-debug --with-http_sub_module
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx 
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ ps -ef|grep nginx
root      5158     1  0 22:32 ?        00:00:00 nginx: master process sbin/nginx
niumd     5159  5158  0 22:32 ?        00:00:00 nginx: worker process
niumd     5161  1577  0 22:32 pts/0    00:00:00 grep --color=auto nginx
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$

我们通过ps -ef|grep nginx,看到如下结果:

注意：在启动时linux提示一句警告【warn】……，是因为我们设置的 #允许最大连接数 worker_connections 2048，超过linux默认1024的限制。

停止：kill -信号类型 pid

nginx/logs目录下有个nginx。pid的文件，此文件记录了每次运行的pid，也可以通过ps命令查询。

信号类型如下：

信号控制

信号类型 
描述

RERM.INT 
快速关闭

HUP 
平滑重启，加载配置

USR1 
重新加载日志

USER2 
平滑升级执行程序

WINCH 
从容关闭工作进程

QUIT 
从容关闭

Memcached Session Manager + Ngnix的配置

1. 下载三个JAR：

memcached-2.5.jar

memcached-session-manager-1.5.1.jar

memcached-session-manager-tc6-1.5.1.jar

把它们 放入%tomcat%/lib/ 目录下

2. 修改 %tomcat%/conf/context.xml文件，加入这样一行代码：

<Manager classname="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager" 
memcachedNodes="n1:localhost:11211"

sticky="false" requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$" />

3. 配置两台这样的tomcat, 一个8080, 一个8090

4. 配置nginx，与个tomcat连接起来

upstream localhost { 
server locahost:8080; 
server locahost:8090; 
}

location / { 
root html; 
index index.html index.htm;

proxy_set_header Host $host; 
proxy_set_header X_Real_IP $remote_addr; 
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 
proxy_pass http://localhost;

5.OK