Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离集群

目录

1.Nginx负载均衡

1.1 负载均衡概念

1.2 负载均衡原理

1.3 Nginx配置反向代理

1.3.1 反向代理概念

1.3.2 反向代理主要参数

2.Nginx动静分离

2.1 动静分离的概念

2.2 Nginx 静态处理优势

2.3 动静分离原理

3. Nginx+Tomcat动静分离的实验设计

3.1 准备三台虚拟机

3.2 准备动态页面

3.3 配置Nginx服务器实现动静分离

3.4 浏览器验证

4.Nginx反向代理类型

4.1 七层反向代理

4.2 四层反向代理配置

4.2.1 准备虚拟机

4.2.2 配置另一台Nginx服务器实现动静分离

4.2.3 配置Nginx负载均衡器用作四层代理

4.2.4 浏览器验证

4.2.5 四层代理与七层代理总结

5.Nginx的负载均衡模式（调度模式、调度算法、调度策略）

6.Nginx负载均衡会话保持

6.1 Nginx会话保持实现方式

6.1.1 ip_hsah 

6.1.2 sticky_cookie_insert

6.1.3 使用后端服务器自身通过相关机制保持session同步

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1.Nginx负载均衡

1.1 负载均衡概念

通过反向代理实现，还可以将nginx接收到的请求转发给多个后端应用服务器处理

1.2 负载均衡原理

Nginx实现负载均衡是通过反向代理实现Nginx服务器作为前端，Tomcat服务器作为后端，web页面请求由Nginx服务来进行转发。 但是不是把所有的web请求转发，而是将静态页面请求Nginx服务器自己来处理，动态页面请求，转发给后端的Tomcat服务器来处理。据了解，Tomcat是属于轻量级的应用服务器，可接受访问量可能会不足，所以我们需要多台Tomcat服务器。并且Tomcat并发量处理能力弱（约Nginx的六分之一），所以需要Nginx方向代理时，进行合理的调用分配。

1.3 Nginx配置反向代理

1.3.1 反向代理概念

将nginx接收到的请求转发给其他应用服务器处理

1.3.2 反向代理主要参数

• upstream 服务池名 {   }
• 作用：配置后端服务器池，以提供响应数据

upstream框架中，指令中涉及多个参数，各个参数含义说明如下:

• proxy_pass http:// 服务池名
• 作用：配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

2.Nginx动静分离

2.1 动静分离的概念

静态页面请求由nginx自行处理并响应；动态页面请求由nginx通过反向代理转发给后端应用服务器处理。

2.2 Nginx 静态处理优势

Nginx 静态处理优势：Nginx 处理静态页面的效率远高于 Tomcat 的处理能力若 Tomcat 的请求量为1000次，则 Nginx 的请求量为6000次Tomcat 每秒的吞吐量为0.6M，Nginx 的每秒吞吐量为3.6MNginx 处理静态资源的能力是 Tomcat 处理的6倍

2.3 动静分离原理

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源，静态资源由 Nginx 提供服务，动态资源由 Nginx 转发至后端。

3. Nginx+Tomcat动静分离的实验设计

3.1 准备三台虚拟机

192.168.9.120做nginx服务器
192.168.9.210做tomcat服务器（内含tomcat：8080、tomcat2：8081、tomcat3：8082）
192.168.9.140做tomcat服务器（tomcat：8080）

3.2 准备动态页面

192.168.9.210服务器：

192.168.9.140服务器：

3.3 配置Nginx服务器实现动静分离

192.168.9.120服务器：

编写静态测试页面

3.4 浏览器验证

静态页面

动态页面（浏览器页面使用F5刷新切换）http://192.168.9.120/xy101/test.jsp

4.Nginx反向代理类型

4.1 七层反向代理

概念：基于http、https、mail等七层应用协议的代理转发（根据用户访问请求的URL路径来转发请求），通常用于动静分离应用场景。

配置总结：

1）在http配置块中使用upstream定义后端服务器列表名称和节点参数
http {
    upstream 服务器列表名称 {
        server IP1:PORT1 weight=1;
        server IP2:PORT2 weight=1;
        ......
    }
 
 
2）在server配置块中使用location匹配用户请求的动态页面的URL路径，使用 proxy_pass 基于协议代理转发
    server {
	    ......
	    location ~ .*\.jsp$ {
		    proxy_pass http://服务器列表名称;
		    
			#用于为后端服务器获取真实的客户端地址
		    proxy_set_header HOST $host;
            proxy_set_header X_Real_IP $remote_addr;
            proxy_set_header X_Forwarded_For $proxy_add_x_forwarded_for;
		}
    ......
	}
......
}

4.2 四层反向代理配置

概念：基于IP和端口实现的代理转发（根据IP和端口来转发请求），通常用于做网关访问入口的负载均衡器等应用场景。

4.2.1 准备虚拟机

192.168.9.120做nginx服务器（用作七层代理）
192.168.9.150做nginx服务器（用作七层代理，本机为yum安装的nginx）
192.168.9.111做负载均衡器（用作四层代理）
192.168.9.210做tomcat服务器（内含tomcat：8080、tomcat2：8081、tomcat3：8082）
192.168.9.140做tomcat服务器（tomcat：8080）

4.2.2 配置另一台Nginx服务器实现动静分离

192.168.9.150nginx服务器
vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

配置静态页面

网页测试

静态页面

动态页面

4.2.3 配置Nginx负载均衡器用作四层代理

为方便测试需关闭两个nginx服务器长连接

192.168.9.120
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

systemctl restart nginx

192.168.9.150
vim /etc/nginx/nginx.conf 

systemctl restart nginx

重新取一台虚拟机安装nginx作为负载均衡器

192.168.9.111虚拟机（使用yum安装nginx）

useradd -M -s /sbin/nologin nginx
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-stream     #配置
make -j2 && make install   #编译安装
 
 

对负载均衡器进行配置

192.168.9.111虚拟机
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

4.2.4 浏览器验证

静态页面


动态页面

配置总结：

1）编译安装时需要添加 stream 四层代理模块  ./configure --with-stream
 
2）在 http 配置块同层级，一般在 http 配置块上面添加 stream 配置块，在 stream 配置块里使用upstream定义后端服务器列表名称和节点参数以及使用server配置块定义监听端口和转发配置
stream {
    upstream 服务器列表名称 {
        server IP1:PORT1 weight=1;
        server IP2:PORT2 weight=1;
        ......
    }
 
    server {
	    listen IP:PORT;
		proxy_pass 服务器列表名称;
	}
}
 
http {....}

4.2.5 四层代理与七层代理总结

四层反向代理比七层反向代理转发性能更高，七层反向代理比四层反向代理转发功能更多、更灵活。

5.Nginx的负载均衡模式（调度模式、调度算法、调度策略）

在upstream配置块里进行设置

6.Nginx负载均衡会话保持

作用：简单说就是优化用户体验，降低网络开销

      如果有一个用户访问请求被分配到服务器A，并且在服务器A登录了，并且在很短的时间，这个用户又发出了一个请求，如果没有会话保持功能的话，这个用户的请求很有可能会被分配到服务器B去，这个时候在服务器B上是没有登录的，所以你要重新登录，但是用户并不知道自己的请求被分配到了哪里，用户的感觉就是登录了怎么又要登录，用户体验很不好上。

       会话保持都会有时间的限制(映射到固定某一台的服务器除外工如:ip_hash),各种负载均衡工具都会提供这种会话保持时间的设置，LVS，apache等。连php语言都提供了会话保持时间的设定session.gc_maxlifetime会话保持时间的设定要大于session生存时间的设定，这样可以减少需要同步session的情况，但是不能杜绝。所以同步session还是要做的。

6.1 Nginx会话保持实现方式

6.1.1 ip_hsah 

一致性客户端地址hash算法，基于客户端IP做hash缓存将请求发送给同一个节点服务器来实现会话保持，但是容易导致负载失衡问题。

ip_hash语法:

upstream backend {
ip hash:
server backendl.example.com:
server backend2.example.com,
server backend3.example.com down:
server backend4.example.com:
}

6.1.2 sticky_cookie_insert

基于cookie来来判断实现会话保持

语法::

upstream backend {
server backendl.example.com:
server backend2.example.com!
sticky cookie insert srv id expires=lh domain=3evip.cn path=/:
}

说明:
设置浏览器中保持cookie的时间expires.
domain:定义cookie的域
path:为cookie定义路径

6.1.3 使用后端服务器自身通过相关机制保持session同步

通过缓存数据库做session同步复制，使用后端节点服务器自身配置通过相关机制保持session同步来实现会话保持