Linux系统---nginx（4）负载均衡

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1、服务器配置指令

​编辑 1.1  服务器指令表

 1.2 服务器指令参数

  2、负载均衡策略指令

2.1 轮询

（1) 加权轮询

（2) 平滑轮询

2.2 URL 哈希（一致性哈希）

 2.3 IP哈希策略

2.4 最少连接 

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Nginx 负载均衡是由代理模块和上游（upstream）模块共同实现的，Nginx 通过代理模块的反向代理功能将用户请求转发到上游服务器组，上游模块通过指定的负载均衡策略及相关的参数配置将用户请求转发到目标服务器上。上游模块可以与 Nginx 的代理指令（proxy_pass）、FastCGI 协议指令（fastcgi_pass）、uWSGI 协议指令（uwsgi_pass）、SCGI 协议指令（scgi_pass）、memcached 指令（memcached_pass）及 gRPC 协议指令（grpc_pass）实现多种协议后端服务器的负载均衡。

1、服务器配置指令

Nginx 上游模块定义了 upstream 指令域，在该指令域内可设置服务器、负载均衡策略等负载均衡配置，配置样例如下，具体指令说明如下面表格中所示

 1.1  服务器指令表

 1.2 服务器指令参数

  2、负载均衡策略指令

Nginx 支持多种负载均衡策略，如轮询（Round Robin）、一致性哈希（Consistent Hash）、IP 哈希（IP Hash）、最少连接（least_conn）等。Nginx 的默认负载均衡策略为轮询策略，不需要配置指令，轮询策略通过 server 的权重参数可实现手动分配的加权轮询策略。
负载均衡策略配置指令均应编辑在 upstream 指令域的最上方，常见的配置指令如下面表格中所示。

2.1 轮询

轮询（Round Robin）策略是 Nginx 配置中默认的负载均衡策略，该策略将客户端的请求依次分配给后端的服务器节点，对后端集群中的服务器实现轮流分配。轮询策略绝对均衡，且实现简单，但也会因后端服务器处理能力的不同而影响整个集群的处理性能。

（1) 加权轮询

在 Nginx 的轮询策略中，为了避免因集群中服务器性能的差异对整个集群性能造成影响，在轮询策略的基础上增加了权重参数，让使用者可以手动根据集群中各服务器的性能将请求数量按照权重比例分配给不同的被代理服务器。

（2) 平滑轮询

在加权轮询策略中，会按照权重的高低分配客户端请求，若按照高权重分配完再进行低权重分配的话，可能会出现的情况是高权重的服务器一直处于繁忙状态，压力相对集中。Nginx 通过平滑轮询算法，使得上游服务器组中的每台服务器在总权重比例分配不变的情况下，均能参与客户端请求的处理，有效避免了在一段时间内集中将请求都分配给高权重服务器的情况发生。

配置样例如下：

2.2 URL 哈希（一致性哈希）

Nginx 启用哈希的负载均衡策略，是用 hash 指令来设置的。哈希策略方法可以针对客户端访问的 URL 计算哈希值，对相同的 URL 请求，Nginx 可以因相同的哈希值而将其分配到同一后端服务器。当后端服务器为缓存服务器时，将极大提高命中率，提升访问速度。
一致性哈希的优点是，可以使不同客户端的相似请求发送给同一被代理服务器，当被代理服务器为缓存服务器场景应用时，可以极大提高缓存的命中率。
一致性哈希的缺点是，当上游服务器组中的节点数量发生变化时，将导致所有绑定被代理服务器的哈希值重新计算，影响整个集群的绑定关系，产生大量回源请求。
配置样例如下：

针对哈希算法的缺点，Nginx 提供了 consistent 参数启用一致性哈希（Consistent Hash）负载均衡策略。Nginx 采用的是 Ketama 一致性哈希算法，使用一致性哈希策略后，当上游服务器组中的服务器数量变化时，只会影响少部分客户端的请求，不会产生大量回源。

配置样例如下：

 2.3 IP哈希策略

IP 哈希（IP Hash）负载均衡策略根据客户端IP计算出哈希值，然后把请求分配给该数值对应的被代理服务器。在哈希值不变且被代理服务器可用的前提下，同一客户端的请求始终会被分配到同一台被代理服务器上。IP 哈希负载均衡策略常被应用在会话（Session）保持的场景。
HTTP 客户端在与服务端交互时，因为 HTTP 协议是无状态的，所以任何需要上下文逻辑的情景都必须使用会话保持机制，会话保持机制是通过客户端存储由唯一的 Session ID 进行标识的会话信息，每次与服务器交互时都会将会话信息提交给服务端，服务端依照会话信息实现客户端请求上下文的逻辑关联。
会话信息通常存储在被代理服务器的内存中，如果负载均衡将客户端的会话请求分配给其他被代理服务器，则该会话逻辑将因为会话信息失效而中断。所以为确保会话不中断，需要负载均衡将同一客户端的会话请求始终都发送到同一台被代理服务器，通过会话保持实现会话信息的有效传递。

 配置样例如下：

2.4 最少连接 

默认配置下轮询算法是把客户端的请求平均分配给每个被代理服务器，每个被代理服务器的负载大致相同，该场景有个前提就是每个被代理服务器的请求处理能力是相当的。如果集群中某个服务器处理请求的时间比较长，那么该服务器的负载也相对增高。在最少连接（least_conn）负载均衡策略下，会在上游服务器组中各服务器权重的前提下将客户端请求分配给活跃连接最少的被代理服务器，进而有效提高处理性能高的被代理服务器的使用率。

配置样例如下：