无涯教程： Nginx - HTTP负载平衡介绍

集群代理池

在开始使用Nginx或Nginx Plus负载均衡HTTP流量到一组服务器之前，首先，我们需要使用上游(upstream)指令定义该组。该指令位于http上下文(context)中。

使用server指令配置组中的服务器。让我们来看一个示例，以下配置定义了一个名为backend的组，它由三台服务器配置组成，这些服务器配置可以解析三个以上的实际服务器。

http {    upstream backend {        server backend1.example.com weight=5;        server backend2.example.com;        server 192.0.0.1 backup;
    }
}

要将请求传递到服务器组，请在 proxy_pass 指令中指定组名。在下面的示例中，运行在Nginx上的虚拟服务器将所有请求传递到上游后端组(upstream backend group)。

server {
    location/{
        proxy_pass http://backend;
    }}

以下示例结合了上面的两个代码片段，并说明了如何将HTTP请求代理到后端(backend)服务器组。该组由三台服务器组成，同一应用程序的两个实例，而第三个是备份服务器。由于在上游块中未指定负载均衡算法，因此Nginx使用默认算法Round Robin。

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
        server 192.0.0.1 backup;
    }
    
    server {
        location/{
            proxy_pass http://backend;
        }
    }}

负载均衡方法

Nginx开源支持四种负载均衡方法，而Nginx Plus又增加了两种方法:

1. Round Robin  -  在这种方法中，考虑到服务器的权重，请求在服务器之间平均分配。没有启用它的指令。默认情况下使用此方法。

upstream backend {   # no load balancing method is defined for Round Robin
   server backend1.example.com;
   server backend2.example.com;}

2.Least Connections(最少连接数) - 将考虑到服务器权重的活动连接数最少的请求发送到服务器。

upstream backend {
    least_conn;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;}

3. IP Hash - 此方法用于确定应为下一个请求选择哪个服务器。在这种情况下，将使用IPv4地址的前三个八位位组或整个IPv6地址来计算哈希值。

upstream backend {
    ip_hash;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;}

如果其中一台服务器需要暂时从负载平衡循环中删除，则可以将其与down参数一起添加，以保留客户端IP地址的当前哈希值。

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com down;}

4. 通用哈希值(Generic Hash)  - 将请求发送到的服务器是根据用户定义的键确定的，该键可以是字符串，文本，变量或组合。

upstream backend {    hash $request_uri consistent;    server backend1.example.com;    server backend2.example.com;
}

Nginx Plus支持另外两种方法:

5. 最短时间(Least Time)  -  对于每个请求，Nginx都会选择具有最低平均延迟和最少活动连接数的服务器，其中，最低延迟是根据在minimum_time指令中包含的以下参数计算出来的。

• header             - 是从服务器接收1 st 字节的时间。

• last_byte         -  是时候接受来自服务器的完整响应了。

• last_byte inflight  - 考虑到请求不完整，该时间从服务器接收完整响应的时间。

upstream backend {
    least_time header;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;}

6. Random   -  在这种方法中，每个请求都将传递到随机选择的服务器。如果指定了2个参数，则第一个nginx会考虑服务器权重来随机选择两个服务器，然后使用指定的方法选择这些服务器之一:

• Least_conn                       - 活动连接数最少。

• least_time = header      - 从服务器接收响应标头的最短平均时间。

• Least_time = last_byte - 从服务器接收完整响应的最短平均时间。

upstream backend {
    random two least_time=last_byte;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com;
    server backend4.example.com;}

服务器权重

默认情况下，Nginx使用权重通过Round Robin方法在组中的服务器之间分配请求。 server指令的weight参数用于设置服务器的 weight 。默认情况下的权重是1。

upstream backend {    server backend1.example.com weight=5;    server backend2.example.com;    server 192.0.0.1 backup;
}

在上面的示例中，backend1.example.com的权重为5，其他两台服务器的权重为默认权重1，但IP地址为192.0.0.1的那一台被标记为备份服务器，并且不接收请求，除非其他两个服务器都不可用。在这种权重配置中，每6个请求中，有5个发送到 backend1.example.com ，有1个发送到 backend2.example.com 。

服务器慢启动

服务器缓慢启动用于防止最近恢复的服务器被连接淹没，连接可能会超时并导致服务器再次标记为故障。

在Nginx Plus中，慢速启动允许上游服务器在恢复或可用后将其权重从0逐渐恢复到其标称值。为此，请对server指令使用slow_start参数。

upstream backend {    server backend1.example.com slow_start=30s;    server backend2.example.com;    server 192.0.0.1 backup;
}

启用会话持久性

Nginx Plus识别用户会话，并将给定会话中的所有请求路由到同一上游服务器。这称为会话持久性。

Nginx Plus使用三会话持久性方法。这些方法是通过 sticky 指令设置的。

Sticky Cookie

Nginx Plus包含来自上游组的第一个响应的会话cookie，并标识发送响应的服务器。客户端的下一个请求包含cookie值，并且Nginx Plus将请求路由到响应第一个请求的上游服务器。

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    sticky cookie srv_id expires=1h domain=.example.com path=/;}

在上面的示例中， srv_id 参数用于设置Cookie的名称。

expires - 参数是可选参数，用于设置浏览器保留Cookie的时间。

domain - 定义为其设置Cookie的域。

path       -  也是可选参数。它定义了设置cookie的路径。

sticky cookie是最简单的会话持久性方法。

Sticky Route

当Nginx Plus收到第一个请求时，它将为客户端分配一条路由。将所有后续请求与server指令的route参数进行比较，以标识将请求代理到的服务器。路由信息来自cookie或请求URI。

upstream backend {    server backend1.example.com route=a;    server backend2.example.com route=b;    sticky route $route_cookie $route_uri;
}

Cookie 学习

首先，Nginx Plus通过检查请求和响应来查找会话标识符。然后Nginx Plus 学习哪个上游服务器对应于哪个会话标识符。通常，这些标识符在HTTP cookie中传递。如果一个请求的会话标识符已经学习，Nginx Plus会将请求转发到相应的服务器。

upstream backend {
   server backend1.example.com;
   server backend2.example.com;
   sticky learn
       create=$upstream_cookie_examplecookie
       lookup=$cookie_examplecookie
       zone=client_sessions:1m
       timeout=1h;}

在上面，上游服务器之一通过在响应中设置cookie EXAMPLECOOKIE 来创建会话。