Nginx反向代理和负载均衡详细教程_网络协议

1、nginx反向代理概述

先提需求：

(1)服务端的设置：

http {
  log_format main 'client send request=>clientip=$remote_addr serverip=>$host';
  server{
    listen 80;
    server_name localhost;
    access_log logs/access.log main;
    location {
      root html;
      index index.html index.htm;
    }
  }
}

(2)使用客户端访问服务端，打开日志查看结果

(3)代理服务器设置：

server {

        listen  82;
        resolver 8.8.8.8;
        location /{
                proxy_pass http://$host$request_uri;
        }
    }

(4)查看代理服务器的ip(192.168.200.146)和nginx配置监听的端口(82)

(5)在客户端配置代理服务器

(6)设置完成后，再次通过浏览器访问服务端

通过对比，上下两次的日志记录，会发现虽然我们是客户端访问服务端，但是如何使用了代理，那么服务端能看到的只是代理发送过去的请求，这样的化，就使用nginx实现了正向代理的设置。

但是nginx正向代理，在实际的应用中不是特别多，所以我们简单了解下，接下来我们继续学习nginx的反向代理，这是nginx比较重要的一个功能。

1.1、nginx反向代理的配置语法

nginx反向代理模块的指令是由ngx_http_proxy_module模块进行解析，该模块在安装nginx的时候已经自己加装到nginx中了，接下来我们把反向代理中的常用指令一一介绍下：

proxy_pass
proxy_set_header
proxy_redirect

proxy_pass

该指令用来设置被代理服务器地址，可以是主机名称、ip地址加端口号形式。

语法	proxy_pass url;
默认值	—
位置	location

举例：

proxy_pass http://www.baidu.com;
location /server{}
proxy_pass http://192.168.200.146;
    http://192.168.200.146/server/index.html
proxy_pass http://192.168.200.146/;
    http://192.168.200.146/index.html

大家在编写proxy_pass的时候，后面的值要不要加"/"?

接下来通过例子来说明刚才我们提到的问题：

server {
  listen 80;
  server_name localhost;
  location /{
    #proxy_pass http://192.168.200.146;
    proxy_pass http://192.168.200.146/;
  }
}
当客户端访问 http://localhost/index.html,效果是一样的
server{
  listen 80;
  server_name localhost;
  location /server{
    #proxy_pass http://192.168.200.146;
    proxy_pass http://192.168.200.146/;
  }
}
当客户端访问 http://localhost/server/index.html
这个时候，第一个proxy_pass就变成了http://localhost/server/index.html
第二个proxy_pass就变成了http://localhost/index.html效果就不一样了。

proxy_set_header

语法	proxy_set_header field value;
默认值	proxy_set_header host $proxy_host;proxy_set_header connection close;
位置	http、server、location

需要注意的是，如果想要看到结果，必须在被代理的服务器上来获取添加的头信息。

被代理服务器： [192.168.200.146]

server {
        listen  8080;
        server_name localhost;
        default_type text/plain;
        return 200 $http_username;
}

代理服务器: [192.168.200.133]

server {
        listen  8080;
        server_name localhost;
        location /server {
                proxy_pass http://192.168.200.146:8080/;
                proxy_set_header username tom;
        }
    }

访问测试

proxy_redirect

该指令是用来重置头信息中的"location"和"refresh"的值。

语法	proxy_redirect redirect replacement;proxy_redirect default;proxy_redirect off;
默认值	proxy_redirect default;
位置	http、server、location

为什么要用该指令?

服务端[192.168.200.146]

server {
    listen  8081;
    server_name localhost;
    if (!-f $request_filename){
      return 302 http://192.168.200.146;
    }
}

代理服务端[192.168.200.133]

server {
  listen  8081;
  server_name localhost;
  location / {
    proxy_pass http://192.168.200.146:8081/;
    proxy_redirect http://192.168.200.146 http://192.168.200.133;
  }
}

该指令的几组选项

proxy_redirect redirect replacement;

redirect:目标,location的值
replacement:要替换的值

proxy_redirect default;

default;
将location块的uri变量作为replacement,
将proxy_pass变量作为redirect进行替换

proxy_redirect off;

关闭proxy_redirect的功能

1.2、nginx反向代理实战

服务器1,2,3存在两种情况

第一种情况: 三台服务器的内容不一样。
第二种情况: 三台服务器的内容是一样。

如果服务器1、服务器2和服务器3的内容不一样，那我们可以根据用户请求来分发到不同的服务器。

代理服务器
server {
        listen          8082;
        server_name     localhost;
        location /server1 {
                proxy_pass http://192.168.200.146:9001/;
        }
        location /server2 {
                proxy_pass http://192.168.200.146:9002/;
        }
        location /server3 {
                proxy_pass http://192.168.200.146:9003/;
        }
}

服务端
server1
server {
        listen          9001;
        server_name     localhost;
        default_type text/html;
        return 200 '<h1>192.168.200.146:9001</h1>'
}
server2
server {
        listen          9002;
        server_name     localhost;
        default_type text/html;
        return 200 '<h1>192.168.200.146:9002</h1>'
}
server3
server {
        listen          9003;
        server_name     localhost;
        default_type text/html;
        return 200 '<h1>192.168.200.146:9003</h1>'
}

如果服务器1、服务器2和服务器3的内容是一样的，该如何处理?

1.3、nginx的安全控制

安全隔离

什么是安全隔离?

1.4、如何使用ssl对流量进行加密

1.5、nginx添加ssl的支持

（1）完成 --with-http_ssl_module模块的增量添加

》将原有/usr/local/nginx/sbin/nginx进行备份
》拷贝nginx之前的配置信息
》在nginx的安装源码进行配置指定对应模块  ./configure --with-http_ssl_module
》通过make模板进行编译
》将objs下面的nginx移动到/usr/local/nginx/sbin下
》在源码目录下执行  make upgrade进行升级，这个可以实现不停机添加新模块的功能

1.6、nginx的ssl相关指令

因为刚才我们介绍过该模块的指令都是通过ngx_http_ssl_module模块来解析的。

ssl:该指令用来在指定的服务器开启https,可以使用 listen 443 ssl,后面这种方式更通用些。

语法	ssl on \| off;
默认值	ssl off;
位置	http、server

server{
  listen 443 ssl;
}

语法	ssl_certificate file;
默认值	—
位置	http、server

语法	ssl_ceritificate_key file;
默认值	—
位置	http、server

语法	ssl_sesion_cache off\|none\|[builtin[:size]] [shared:name:size]
默认值	ssl_session_cache none;
位置	http、server

语法	ssl_session_timeout time;
默认值	ssl_session_timeout 5m;
位置	http、server

语法	ssl_ciphers ciphers;
默认值	ssl_ciphers high:!anull:!md5;
位置	http、server

语法	ssl_perfer_server_ciphers on\|off;
默认值	ssl_perfer_server_ciphers off;
位置	http、server

生成证书

先要确认当前系统是否有安装openssl

openssl version

安装下面的命令进行生成

mkdir /root/cert
cd /root/cert
openssl genrsa -des3 -out server.key 1024
openssl req -new -key server.key -out server.csr
cp server.key server.key.org
openssl rsa -in server.key.org -out server.key
openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt

开启ssl实例

server {
    listen       443 ssl;
    server_name  localhost;

    ssl_certificate      server.cert;
    ssl_certificate_key  server.key;

    ssl_session_cache    shared:ssl:1m;
    ssl_session_timeout  5m;  

    ssl_ciphers  high:!anull:!md5;
    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    location / {
        root   html;
        index  index.html index.htm;
    }
}

（4）验证

2、负载均衡概述

2.1、负载均衡的原理及处理流程

负载均衡的作用

2.2、负载均衡常用的处理方式

方式一:用户手动选择

方式二:dns轮询方式

1.可靠性低

2.负载均衡不均衡

方式三:四/七层负载均衡（重要）

介绍四/七层负载均衡之前，我们先了解一个概念，osi(open system interconnection),叫开放式系统互联模型，这个是由国际标准化组织iso指定的一个不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构。该模型将网络通信的工作分为七层。

所谓四层负载均衡指的是osi七层模型中的传输层，主要是基于ip+port的负载均衡

实现四层负载均衡的方式：
硬件：f5 big-ip、radware等
软件：lvs、nginx、hayproxy等

所谓的七层负载均衡指的是在应用层，主要是基于虚拟的url或主机ip的负载均衡

实现七层负载均衡的方式：
软件：nginx、hayproxy等

四层和七层负载均衡的区别

四层负载均衡数据包是在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则在最顶端进行分发，所以四层负载均衡的效率比七层负载均衡的要高。
四层负载均衡不识别域名，而七层负载均衡识别域名。

处理四层和七层负载以为其实还有二层、三层负载均衡，二层是在数据链路层基于mac地址来实现负载均衡，三层是在网络层一般采用虚拟ip地址的方式实现负载均衡。

实际环境采用的模式

四层负载(lvs)+七层负载(nginx)

2.3、nginx七层负载均衡（重要）

2.4、nginx七层负载均衡的指令

upstream指令

语法	upstream name {...}
默认值	—
位置	http

server指令

语法	server name [paramerters]
默认值	—
位置	upstream

nginx七层负载均衡的实现流程

服务端设置

server {
    listen   9001;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
      return 200 '<h1>192.168.200.146:9001</h1>';
    }
}
server {
    listen   9002;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
      return 200 '<h1>192.168.200.146:9002</h1>';
    }
}
server {
    listen   9003;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
      return 200 '<h1>192.168.200.146:9003</h1>';
    }
}

负载均衡器设置

upstream backend{
  server 192.168.200.146:9091;
  server 192.168.200.146:9092;
  server 192.168.200.146:9093;
}
server {
  listen 8083;
  server_name localhost;
  location /{
    proxy_pass http://backend;
  }
}

2.4、负载均衡状态

代理服务器在负责均衡调度中的状态有以下几个：

状态	概述
down	当前的server暂时不参与负载均衡
backup	预留的备份服务器
max_fails	允许请求失败的次数
fail_timeout	经过max_fails失败后, 服务暂停时间
max_conns	限制最大的接收连接数

down

upstream backend{
  server 192.168.200.146:9001 down;
  server 192.168.200.146:9002
  server 192.168.200.146:9003;
}
server {
  listen 8083;
  server_name localhost;
  location /{
    proxy_pass http://backend;
  }
}

该状态一般会对需要停机维护的服务器进行设置。

backup

upstream backend{
  server 192.168.200.146:9001 down;
  server 192.168.200.146:9002 backup;
  server 192.168.200.146:9003;
}
server {
  listen 8083;
  server_name localhost;
  location /{
    proxy_pass http://backend;
  }
}

max_conns

max_fails和fail_timeout

upstream backend{
  server 192.168.200.133:9001 down;
  server 192.168.200.133:9002 backup;
  server 192.168.200.133:9003 max_fails=3 fail_timeout=15;
}
server {
  listen 8083;
  server_name localhost;
  location /{
    proxy_pass http://backend;
  }
}

2.5、负载均衡策略（重要）

介绍完nginx负载均衡的相关指令后，我们已经能实现将用户的请求分发到不同的服务器上，那么除了采用默认的分配方式以外，我们还能采用什么样的负载算法?

nginx的upstream支持如下六种方式的分配算法，分别是:

算法名称	说明
轮询	默认方式
weight	权重方式
ip_hash	依据ip分配方式
least_conn	依据最少连接方式
url_hash	依据url分配方式
fair	依据响应时间方式

轮询（默认策略）

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 weight=1;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

weight加权[加权轮询]

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 weight=10;
	server 192.168.200.146:9002 weight=5;
	server 192.168.200.146:9003 weight=3;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

ip_hash

语法	ip_hash;
默认值	—
位置	upstream

upstream backend{
	ip_hash;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

需要额外多说一点的是使用ip_hash指令无法保证后端服务器的负载均衡，可能导致有些后端服务器接收到的请求多，有些后端服务器接收的请求少，而且设置后端服务器权重等方法将不起作用。

least_conn

upstream backend{
	least_conn;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况。

url_hash

upstream backend{
	hash &request_uri;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

访问如下地址：

http://192.168.200.133:8083/a
http://192.168.200.133:8083/b
http://192.168.200.133:8083/c

fair

upstream backend{
	fair;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

但是如何直接使用会报错，因为fair属于第三方模块实现的负载均衡。需要添加nginx-upstream-fair,如何添加对应的模块:

下载nginx-upstream-fair模块

下载地址为:
	https://github.com/gnosek/nginx-upstream-fair

将下载的文件上传到服务器并进行解压缩

unzip nginx-upstream-fair-master.zip

重命名资源

mv nginx-upstream-fair-master fair

使用./configure命令将资源添加到nginx模块中

./configure --add-module=/root/fair

编译

make

编译可能会出现如下错误，ngx_http_upstream_srv_conf_t结构中缺少default_port

解决方案:

在nginx的源码中 src/http/ngx_http_upstream.h,找到ngx_http_upstream_srv_conf_s，在模块中添加添加default_port属性

in_port_t default_port

然后再进行make.

更新nginx

6.1 将sbin目录下的nginx进行备份

mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold

6.2 将安装目录下的objs中的nginx拷贝到sbin目录

cd objs
cp nginx /usr/local/nginx/sbin

6.3 更新nginx

cd ../
make upgrade

编译测试使用nginx

上面介绍了nginx常用的负载均衡的策略，有人说是5种，是把轮询和加权轮询归为一种，也有人说是6种。那么在咱们以后的开发中到底使用哪种，这个需要根据实际项目的应用场景来决定的。

2.6、负载均衡案例

案例一：对所有请求实现一般轮询规则的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

案例二：对所有请求实现加权轮询规则的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 weight=7;
	server 192.168.200.146:9002 weight=5;
	server 192.168.200.146:9003 weight=3;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

案例三：对特定资源实现负载均衡

upstream videobackend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
}
upstream filebackend{
	server 192.168.200.146:9003;
	server 192.168.200.146:9004;
}
server {
	listen 8084;
	server_name localhost;
	location /video/ {
		proxy_pass http://videobackend;
	}
	location /file/ {
		proxy_pass http://filebackend;
	}
}

案例四：对不同域名实现负载均衡

upstream itcastbackend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
}
upstream itheimabackend{
	server 192.168.200.146:9003;
	server 192.168.200.146:9004;
}
server {
	listen	8085;
	server_name www.itcast.cn;
	location / {
		proxy_pass http://itcastbackend;
	}
}
server {
	listen	8086;
	server_name www.itheima.cn;
	location / {
		proxy_pass http://itheimabackend;
	}
}

案例五：实现带有url重写的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen	80;
	server_name localhost;
	location /file/ {
		rewrite ^(/file/.*) /server/$1 last;
	}
	location / {
		proxy_pass http://backend;
	}
}

nginx四层负载均衡

添加stream模块的支持

nginx默认是没有编译这个模块的，需要使用到stream模块，那么需要在编译的时候加上--with-stream。

完成添加--with-stream的实现步骤:

》将原有/usr/local/nginx/sbin/nginx进行备份
》拷贝nginx之前的配置信息
》在nginx的安装源码进行配置指定对应模块  ./configure --with-stream
》通过make模板进行编译
》将objs下面的nginx移动到/usr/local/nginx/sbin下
》在源码目录下执行  make upgrade进行升级，这个可以实现不停机添加新模块的功能

nginx四层负载均衡的指令

stream指令

语法	stream { ... }
默认值	—
位置	main

upstream指令

四层负载均衡的案例

需求分析

实现步骤

port  6379      #redis的端口
daemonize yes   #后台启动redis

7.将redis01复制一份为redis02

cd /usr/local/redis
cp -r redis01 redis02

8.将redis02文件文件夹中的redis.conf进行修改

port  6378      #redis的端口
daemonize yes   #后台启动redis

9.分别启动，即可获取两个redis.并查看

ps -ef | grep redis

使用nginx将请求分发到不同的redis服务器上。

(2)准备tomcat服务器.

1.上传tomcat的安装包，apache-tomcat-8.5.56.tar.gz

2.将安装包进行解压缩

tar -zxf apache-tomcat-8.5.56.tar.gz

3.进入tomcat的bin目录

cd apache-tomcat-8.5.56/bin
./startup

nginx.conf配置

stream {
        upstream redisbackend {
                server 192.168.200.146:6379;
                server 192.168.200.146:6378;
        }
        upstream tomcatbackend {
        		server 192.168.200.146:8080;
        }
        server {
                listen  81;
                proxy_pass redisbackend;
        }
        server {
        		listen	82;
        		proxy_pass tomcatbackend;
        }
}

访问测试。

Nginx反向代理和负载均衡详细教程

1、nginx反向代理概述

1.1、nginx反向代理的配置语法

proxy_pass

proxy_set_header

proxy_redirect

1.2、nginx反向代理实战

1.3、nginx的安全控制

1.4、如何使用ssl对流量进行加密

1.5、nginx添加ssl的支持

1.6、nginx的ssl相关指令

生成证书

开启ssl实例

2、负载均衡概述

2.1、负载均衡的原理及处理流程

2.2、负载均衡常用的处理方式

方式一:用户手动选择

方式二:dns轮询方式

方式三:四/七层负载均衡（重要）

2.3、nginx七层负载均衡（重要）

upstream指令

server指令

nginx七层负载均衡的实现流程

2.4、负载均衡状态

down

backup

max_conns

max_fails和fail_timeout

2.5、负载均衡策略（重要）

轮询（默认策略）

weight加权[加权轮询]

ip_hash

least_conn

url_hash

fair

2.6、负载均衡案例

案例一：对所有请求实现一般轮询规则的负载均衡

案例二：对所有请求实现加权轮询规则的负载均衡

案例三：对特定资源实现负载均衡

案例四：对不同域名实现负载均衡

案例五：实现带有url重写的负载均衡

nginx四层负载均衡

添加stream模块的支持

nginx四层负载均衡的指令

stream指令

upstream指令

四层负载均衡的案例

需求分析

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