Nginx 负载均衡详解
负载均衡简介
什么是负载均衡
负载均衡 建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。
负载均衡，英文名称为Load Balance，其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。
简单的来说。负载均衡可以减少服务器的压力，将原本一台服务器所要承受的访问量分给了多台，并提高了项目的可用性，当一台服务器挂掉的时候也不会导致整个项目瘫痪。
负载均衡的目的
负载均衡的目的是为了解决单个节点压力过大，造成Web服务响应过慢，严重的情况下导致服务瘫痪，无法正常提供服务，由于一个Web服务同时能处理的用户并发请求的数量有限，同时还有机器故障的情况，所以一个Web站点通常会在N台机器上各部署一套同样的程序。当某一个服务挂掉的时候，还有第二个、第三个、第N个服务。。。继续为用户提供服务，给用户的感觉，你的服务还在正常的运行！在这些提供同样服务的机器当中，在硬件配置方面也各不一样，这样就会存在部份机器性能非常好，能快速计算并响应用户的请求，另外一部份机器可能配置差点，响应用户的请求的时间会长一些。
这就需要我们思考一个问题？如果有一个服务正在同时处理1000个用户的请求，这个服务的上限可能最多能同时处理1000个用户的请求，这时它已经很忙了，如果此时又有一个新请求过来，我们仍然把这个请求分配给这台机器，这时候这个请求就只能在干等着，等这个服务处理完那些请求后，再继续处理它。这样在浏览器中的反应就像12306我们在春节买票一样，卡在那不动了，让用户眼巴巴的干着急。而能提供同样服务的其它机器，这时确很空闲。这样不仅是对服务器资源的浪费，也充分发挥不出弄多台服务器装同一个服务的最高价值。我们通常称对某一台机器的访问量称为负载量，如何将一个用户的请求，合理的分配到一台能快速响应用户请求的服务器上，我们就需要用到一些负载策略。也就体现出了文章主题的用意了：负载均衡，将用户的所有HTTP请求均衡的分配到每一台机器上，充分发挥所有机器的性能，提高服务的质量和用户体验。负载均衡可以通过负载均衡网络硬件设备和Web服务器软件来实现，前者设备成本较高，小公司通常负担不起，所以后者一般是我们的首选。实现负载均衡常用的Web服务器软件有Nginx、HAProxy、LVS等，本文主要介绍Nginx的负载均衡策略。
负载均衡的常用功能
客户端的请求转发功能：按照一定的算法【权重、轮询】，将客户端请求转发到不同应用服务器上，减轻单个服务器压力，提高系统并发量。
服务器的故障转移功能：通过心跳检测的方式，判断应用服务器当前是否可以正常工作，如果服务器宕掉，自动将请求发送到其他应用服务器。
服务器故障恢复自动添加功能：如检测到发生故障的应用服务器恢复工作，自动将其添加到处理用户请求队伍中。
Nginx内置三种负载策略
Nginx负载均衡是通过upstream模块来实现的，内置实现了三种负载策略;
配置负载均衡服务器集群：
upstream mysvr {
server 192.168.10.121:3333;
server 192.168.10.122:3333;
}
server {
....
location ~*^.+$ {
proxy_pass http://mysvr; #请求转向mysvr 定义的服务器列表
}
}
upstream：定义一个服务集群。
proxy_pass: 将匹配的请求代理转发到proxy_pass后面配置的服务上，这里因为需要配置负载均衡，所以这里http://后面必须要跟上upstream定义的服务集群。注意：upstream定义服务集群时，配置的服务地址只能是域名+端口或者ip+端口，不能带有协议和路径，否则nginx会报
nginx: [emerg] invalid host in upstream这个错误信息。
轮询（默认weight=1）
nginx默认就是轮询其权重都默认为1，nginx将所有请求均匀的分给集群中的每台服务器。服务器处理请求的顺序：ABABABABAB....
upstream test {
server 127.0.0.1:7001; # 等同于server 127.0.0.1:7001 weight=1;
server 150.109.118.85:7001; # 等同于server 150.109.118.85:7001 weight=1;
}
server {
listen 8081;
server_name localhost;
location / {
proxy_pass http://test/;
}
}
权重轮询（weight）
通过配置权重，指定轮询几率，权重和访问比率成正比，用于应用服务器性能不均的情况。如果后端服务器down掉，能自动剔除。比如以下配置，下面服务器的请求顺序为：ABBABBABBABBABB....
upstream bakend {
server 192.168.1.10 weight=1;
server 192.168.1.11 weight=2;
}
ip_hash
每个请求按访问ip的hash结果分配，会让相同的客户端 ip 请求相同的服务器。可以解决session不能跨服务器的问题。如果后端服务器down掉，要手工down掉。
upstream mysvr {
server 127.0.0.1:7878;
server 192.168.10.121:3333;
ip_hash;
}
Nginx负载均衡相关参数
down
标识down的服务器暂时不支持资源请求。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 down;
server 150.109.118.85:7001;
}
上面负载均衡的例子中，因为127.0.0.1:7001标识为down，所以不会有请求转发到这个服务，所有的请求都会转发到150.109.118.85:7001这个服务。
weight
集群中服务的权重值，默认是1。在只有weight这一个影响条件下，且集群中服务都正常，nginx会将更多的请求转发到weight更大的服务。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 weight=2;
server 150.109.118.85:7001 weight=1;
}
这个集群中127服务和150服务各处理的请求比例为2:1。
max_fails
允许服务处理请求时服务出错的次数，默认为1。当服务处理请求发生错误的次数超过max_fails时，后面的请求暂时不会转发到这台发生错误的服务。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 max_fail=1;
server 150.109.118.85:7001;
}
fail_timeout
当服务处理请求发生错误的次数超过max_fails以后，nginx会暂时禁止将请求转发到这个服务。当过去fail_timeout设置的时间以后，nginx会尝试将请求转发到刚才被禁止的服务，如果服务正常，那么后续的请求可以继续转发到这台服务，如果服务错误，那么继续等待fail_timeout时间后再来检测。fail_timeout默认时间是10s。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 max_fail=1 fail_timeout=10s;
server 150.109.118.85:7001;
}
backup
备用服务器，当所有非backup服务发生错误被停用或者设置为down时，nginx会启用标识为backup的服务。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 backup;
server 150.109.118.85:7001;
}
max_conns
这个功能存在于nginx商业版。同一服务同时处理请求的个数。防止服务因处理请求过多，服务器性能不足，发生宕机的情况。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 max_conns=10000;
server 150.109.118.85:7001;
}
slow_start
这个功能存在于nginx商业版。当集群中错误服务等待fail_timeout时间后，nginx检测到这个服务能够正常使用后，再等待slow_start时间后，才正式使用这个服务。
upstream test {
server 127.0.0.1:7001 slow_start=30s;
server 150.109.118.85:7001;
}
总结
upstream backend {
#down表示当前的服务器暂时不可用，不参与负载均衡
server www.aaa.com down;
#max_conns=100表示此服务器的最大连接数为100
server www.bbb.com:1234 max_conns=100;
#weight表示权重，权重越大，被分配到的次数就越多
server www.ccc.com weight=3;
#backup表示这是预留的备份服务器，只在其他的节点都不可用的时候才启用
server www.ddd.com backup;
#max_fails在连续超过3次失败后，30秒内不要再分发请求到此服务器，默认fail_timeout为10秒
server x.x.x.x:8080 max_fails=3 fail_timeout=30s;
}
server {
listen 80;
location / {
# 表示将所有请求转发到tomcats服务器组中配置的某一台服务器上。
proxy_pass http://tomcats;
}
}
}