无涯教程：Nginx - TCP和UDP负载平衡介绍

Nginx Plus可以代理和负载平衡 TCP(传输控制协议)流量。TCP是许多流行的应用程序和服务的协议，例如MySQL，LDAP和RTMP。

同样，Nginx Plus可以代理和负载均衡UDP流量。用户数据报协议(UDP)是许多流行的非事务性应用程序(例如DNS，Syslog和RADIUS)的协议。

配置反向代理

首先，我们需要配置反向代理，以便Nginx开源或Nginx Plus可以将TCP连接或UDP数据报从客户端转发到upstream组或代理服务器。

使用Nginx配置文件并执行以下步骤:

1.创建一个stream{}块。

stream {
    # ...
}

2.在stream{} 上下文中为每个虚拟服务器定义一个或多个server{}配置块。

3.在server{}配置块中，包括每个服务器的listen指令，以定义服务器监听的IP地址或端口。

对于UDP流量，还添加 UDP 参数。由于TCP是流上下文的默认协议，因此没有要监听指令的TCP参数:

stream {

    server {
        listen 12345;
        # ...
    }

    server {
        listen 53 udp;
        # ...
    }
    # ...
}

4.添加proxy pass指令以定义代理服务器或服务器将流量转发到的upstream组:

stream {

    server {
        listen     12345;
        # traffic of TCP will be forwarded to the "stream_backend" upstream group
        proxy_pass stream_backend;
    }

    server {
        listen     12346;
        #traffic of TCP will be forwarded to the specified server
        proxy_pass backend.example.com:12346;
    }

    server {
        listen     53 udp;
        #traffic of UDP will be forwarded to the "dns_servers" upstream group
        proxy_pass dns_servers;
    }
    # ...
}

5.如果代理服务器具有多个不同的网络接口，则可以选择将Nginx配置为在连接到upstream服务器时使用特定的源IP地址。

添加proxy_bind指令和适当的网络接口的IP地址。

stream {
    # ...
    server {
        listen     127.0.0.1:12345;
        proxy_pass backend.example.com:12345;
        proxy_bind 127.0.0.1:12345;
    }
}

6.(可选)我们可以调整两个内存缓冲区的大小，nginx可以在其中放置来自客户端和upstream连接的数据。如果数据量少，则可以减少缓冲区，这样可以节省内存资源。

如果有大量数据，则可以增加缓冲区的大小以减少套接字的读写操作次数。在一个连接上接收到数据后，Nginx将读取该数据并通过另一连接转发该数据。要控制缓冲区，请使用proxy_buffer_size指令:

stream {
    # ...
    server {
        listen            127.0.0.1:12345;
        proxy_pass        backend.example.com:12345;
        proxy_buffer_size 16k;
    }
}

配置TCP或UDP负载平衡

要配置TCP或UDP负载平衡:

1.首先，创建一组服务器或一个upstream组，其流量将进行负载均衡。在stream{}上下文中定义upstream{}的一个或多个配置块，并为upstream组设置名称，例如，TCP服务器的 stream_backend 和 dns_servers 对于UDP服务器:

stream {

    upstream stream_backend {
        # ...
    }

    upstream dns_servers {
        # ...
    }

    # ...
}

2.用upstream服务器填充upstream组。在upstream块中，为每个upstream服务器包括一个服务器指令，指定其主机名或IP地址以及一个必需的端口号。

stream {

    upstream stream_backend {
        server backend1.example.com:12345;
        server backend2.example.com:12345;
        server backend3.example.com:12346;
        # ...
    }

    upstream dns_servers {
        server 192.168.136.130:53;
        server 192.168.136.131:53;
        # ...
    }

    # ...
}

3.配置upstream组使用的负载均衡方法。我们可以使用以下方法之一:

Round Robin              - 默认情况下，Nginx使用Round Robin算法来负载均衡流量，并将其顺序引导到已配置的upstream组中的服务器。由于轮询是默认方法，因此没有指令，只需在stream{}上下文中创建一个upstream{}配置块并包含服务器指令。

Least Connections  - Nginx选择当前活动连接数最少的服务器。

Least Time                 -  此方法仅适用于Nginx Plus。Nginx选择具有最低平均延迟和最少活动连接数的服务器。参数为:

• connect     -   连接upstream服务器的时间

• first_byte   -   数据接收到的第一个字节

• last_byte    -  是从服务器接收完整响应的时间。

upstream stream_backend {
    least_time first_byte;
    server backend1.example.com:12345;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346;
}

Hash      -  Nginx根据用户定义的键选择服务器，例如源IP地址($remote_addr)。

upstream stream_backend {
    hash $remote_addr;
    server backend1.example.com:12345;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346;
}

Random     -  在这种情况下，每个连接都会传递到随机选择的服务器。如果指定了参数 two ，则首先Nginx考虑服务器权重随机选择两个服务器，然后使用指定的服务器选择其中一个服务器。

• 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 stream_backend {
    random two least_time=last_byte;
    server backend1.example.com:12345;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346;
    server backend4.example.com:12346;
}

4.(可选)为每个upstream服务器定义服务器特定的参数，包括最大连接数，服务器权重等:

upstream stream_backend {
    hash   $remote_addr consistent;
    server backend1.example.com:12345 weight=5;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346 max_conns=3;
}
upstream dns_servers {
    least_conn;
    server 192.168.136.130:53;
    server 192.168.136.131:53;
    # ...
}

TCP和UDP负载平衡配置示例

让我们看一下TCP和UDP负载平衡配置的示例:

stream {
    upstream stream_backend {
        least_conn;
        server backend1.example.com:12345 weight=5;
        server backend2.example.com:12345 max_fails=2 fail_timeout=30s;
        server backend3.example.com:12345 max_conns=3;
    }
    
    upstream dns_servers {
        least_conn;
        server 192.168.136.130:53;
        server 192.168.136.131:53;
        server 192.168.136.132:53;
    }
    
    server {
        listen        12345;
        proxy_pass    stream_backend;
        proxy_timeout 3s;
        proxy_connect_timeout 1s;
    }
    
    server {
        listen     53 udp;
        proxy_pass dns_servers;
    }
    
    server {
        listen     12346;
        proxy_pass backend4.example.com:12346;
    }
}

在以上示例中，所有与TCP和UDP代理相关的功能都在流的块内进行配置。

有两个名为upstream的块，每个块包含三个托管彼此相同内容的服务器。在每个服务器的server中，服务器名称后跟必需的端口号。根据最小连接负载平衡方法，连接在所有服务器之间分配:连接到具有较少活动连接的服务器。