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Nginx負載均衡以及動靜分離的原理與配置

一、Nginx實現負載均衡原理

Nginx實現負載均衡是通過反向代理實現

Nginx服務器作為前端，Tomcat服務器作為后端，web頁面請求由Nginx服務來進行轉發。

但是不是把所有的web請求轉發，而是將靜態頁面請求Nginx服務器自己來處理，動態頁面請求，轉發給后端的Tomcat服務器來處理。

Tomcat是屬于輕量級的應用服務器，可接受訪問量可能會不足，所以我們需要多臺Tomcat服務器，然后通過Nginx配置權重來進行挑選Tomcat服務器去進行處理，負載均衡的一種策略。

Nginx服務器

1、首頁使用精準匹配

2、靜態頁面使用正則匹配自己處理

3、動態頁面使用正則匹配jsp結尾的請求，使用proxy_pass轉發給Tomcat服務器

二、Nginx動靜分離原理

服務端接收來自客戶端的請求中，既有靜態資源也有動態資源，靜態資源由 Nginx 提供服務，動態資源由 Nginx 轉發至后端。

Nginx 靜態處理優勢

Nginx 處理靜態頁面的效率遠高于 Tomcat 的處理能力
若 Tomcat 的請求量為1000次，則 Nginx 的請求量為6000次
Tomcat 每秒的吞吐量為0.6M，Nginx 的每秒吞吐量為3.6M
Nginx 處理靜態資源的能力是 Tomcat 處理的6倍

三、Nginx + Tomcat 動靜分離、負載均衡配置步驟

環境準備：

Nginx 服務器：192.168.121.13

Tomcat 服務器1：192.168.121.12：8080 192.168.121.12：8081

Tomcat 服務器2：192.168.121.10

1、部署 Nginx 負載均衡服務器

首先將 nginx-1.12.0.tar.gz 壓縮包上傳到 /opt 目錄下

systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

yum install -y pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make

useradd -M -s /sbin/nologin nginx
cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/

cd nginx-1.12.0/
./configure \

--prefix=/usr/local/nginx \

--user=nginx \

--group=nginx \

--with-file-aio \

--with-http_stub_status_module \

--with-http_gzip_static_module \

--with-http_flv_module \

--with-http_ssl_module

make && make install

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile =/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target

chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

2、部署兩臺 Tomcat 應用服務器

所需安裝包為：
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  
jdk-8u201-linux-x64.rpm 
#scp apache-tomcat-9.0.16.tar.gz root@192.168.121.10:/opt    #將所需的壓縮包在Tomcat1上傳給Tomcat2 server，當然我們也可以自己直接將壓縮包拉到/opt目錄下


systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -version

vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

source /etc/profile.d/java.sh
java -version

cd /opt
vim abc.java
public class abc {
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("Hello World!")
  }
}

[root@localhost?opt]#javac abc.java      #用來檢測JDK環境是否設置成功
[root@localhost?opt]#java abc
Hello World!

cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat

##啟動tomcat##
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
netstat -natp | grep  8080

動靜分離配置

（1）Tomcat1 server 配置
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   #指定為 test1 頁面
</head>
<body>
<% out.println("動態頁面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#由于主機名 name 配置都為 localhost，需要刪除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
 <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">
 </Context>
</Host>

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 

（2）Tomcat2 server 配置
mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>   #指定為 test2 頁面
</head>
<body>
<% out.println("動態頁面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml
#刪除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
 <Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 


vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test3 page</title>   #指定為 test3 頁面
</head>
<body>
<% out.println("動態頁面 3,http://www.test3.com");%>
</body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
#刪除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
 <Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat2/

Nginx 負載均衡模式

rr 負載均衡模式：

每個請求按時間順序逐一分配到不同的后端服務器，如果超過了最大失敗次數后（max_fails，默認1），在失效時間內(fail_timeout，默認10秒)，該節點失效權重變為0，超過失效時間后，則恢復正常，或者全部節點都為down后，那么將所有節點都恢復為有效繼續探測，一般來說rr可以根據權重來進行均勻分配。

least_conn 最少連接：

優先將客戶端請求調度到當前連接最少的服務器。

ip_hash 負載均衡模式：

每個請求按訪問ip的hash結果分配，這樣每個訪客固定訪問一個后端服務器，可以解決session的問題，但是ip_hash會造成負載不均，有的服務請求接受多，有的服務請求接受少，所以不建議采用ip_hash模式，session 共享問題可用后端服務的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash。

fair（第三方）負載均衡模式：

按后端服務器的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配。

url_hash（第三方）負載均衡模式：

和ip_hash算法類似，是對每個請求按url的hash結果分配，使每個URL定向到一個同一個后端服務器，但是也會造成分配不均的問題，這種模式后端服務器為緩存時比較好。