Nginx分发算法

一、分发算法介绍

如何将用户请求按照一定的规律分发给业务服务器。主要分为Nginx集群默认算法和基于请求头分发算法。

二、nginx集群默认算法

nginx的upstream 目前支持4种方式的分配

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。用于处理静态页面
weight
指定权重，数值大的服务器，获得的请求的数量越多，用于后端服务器性能不均的情况。用于处理静态页面
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，好处是可以解决session的问题。可以处理动态网站。
url_hash(第三方)
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，后端服务器为缓存时比较有效。

nginx有很多第三方模块，各位可以去下载使用

https://www.nginx.com/resources/wiki/modules/

三、nginx业务服务器状态

每个设备的状态设置参数：

down
表示当前的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
失败超时时间，在连接Server时，如果在超时时间之内超过max_fails指定的失败次数，会认为在fail_timeout时间内Server不可用，默认为10s
backup
其他所有的非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。

四、nginx集群默认算法测试

实验环境

实验机 :四台虚拟机，一台测试机，一台分发器，两台web服务器。

网卡:vmnet4

系统:CentOS8.0

SELinux&防火墙:关闭

网段:192.168.0.0/24

实验拓扑

4.1、轮询算法

upstream web {
    server 192.168.0.42; 
    server 192.168.0.43;
}
server {
    listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {
        proxy_pass http://web;
    } 
}

前面已经测试验证了轮询算法分发。

配置backup参数

upstream web {
    server 192.168.0.42; 
    server 192.168.0.43 backup;
}
server {
    listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {
        proxy_pass http://web;
    } 
}

先正常访问测试

[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1

关停第一个节点情况，访问尝试：

[root@web1 ~]# systemctl stop httpd
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2

启动第一个节点测试

[root@web1 ~]# systemctl start httpd
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web1

4.2、基于权重

通过配置权重，可以让性能好的服务器承担更多的负载

upstream web {
    # 设置权重比例1:2
    server 192.168.0.42 weight=1; 
    server 192.168.0.43 weight=2;
}
server {
    listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {
        proxy_pass http://web;
    } 
}

测试

[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web1
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40 
    web2

4.3、基于ip_hash分发

ip_hash算法能够保证来自同样源地址的请求都分发到同一台主机。
需要注意：ip_hash算法不支持backup、weight设置。默认权重为1。

upstream web { 
    ip_hash;    # 指定ip_hash即可，默认weight权重比例1: 1
    server 192.168.0.42;
    server 192.168.0.43; 
}
server { 
    listen 80;
    server_name localhost; 
    location / {
        proxy_pass http://web;
    } 
}

测试

[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
[root@client ~]# curl 192.168.0.40
web2
切换到另外一台不同网段的主机
MacBook-Pro:~ hello$ ifconfig
vmnet8: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
    ether 00:50:56:c0:00:08 
    inet 172.16.121.1 netmask 0xffffff00 broadcast 172.16.121.255

MacBook-Pro:~ hello$ curl 172.16.121.134
web1
MacBook-Pro:~ hello$ curl 172.16.121.134
web1
MacBook-Pro:~ hello$ curl 172.16.121.134
web1

4.4、基于url的hash

不同的URL我去找不同的机器访问，就是把url计算出一个值然后除以机器的数量取余，需要安装第三方插件

nginx分发器上，将nginx主程序包和下载好的第三方软件包放在同一个目录下解压
[root@master ~]# cd nginx-1.15.12/
[root@master ~]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/root/ngx_http_consistent_hash-master
第三方模块的安装方法

[root@master ~]# make & make install
[root@master ~]#     vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    upstream web {
        consistent_hash $request_uri;
        server 192.168.0.42 ;
        server 192.168.0.43 ;
    }
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            proxy_pass http://web;
        }
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}
[root@master ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx

在web主机上生成测试页面
[root@web1 ~]# for i in `seq 1 10`; do echo "web1_$i" > /var/www/html/$i.html; done

[root@web2 ~]# for i in `seq 1 10`; do echo "web2_$i" > /var/www/html/$i.html; done
这样我们就知道测试的时候访问的是哪台机器的页面文件了

测试访问
[root@client ~]# for i in `seq 1 10`; do curl http://192.168.0.40/$i.html; done
web1_1
web1_2
web1_3
web2_4
web2_5
web1_6
web2_7
web1_8
web2_9
web2_10

这个方式一般用在我们的缓存上，目的是为了命中率，什么是命中率，也就是说同样是下数据，你要是从源下就是没有命中，从缓存下就是命中