Nginx 实现简易负载均衡

什么是负载均衡？

负载均衡（load balancing）可以直接拆解开来理解，把当前服务器的负载（主要指客户端请求）平衡分摊到其他服务器，从而达到增加当前服务器吞吐量，提升请求性能, 提高容灾的目的。

可以用平台订单的分拨做类比。比如说一个淘宝商家本来是自营的，自己卖的的东西自己生产，生产好了之后，再从当地发货到全国。现在生意做打了，订单量多到工厂产能不足，且因为产品具有一定的时效性，快递运送时间太长客户就不愿意买了。这时候就需要根据平台的订单收货地做一个排名，排名在前的城市优先建立新的工厂和生产线，优先供给。然后将新建工厂的城市辐射区域的订单分拨到新厂生产。

这时候产能上来了，订单反倒不足了。是关闭工厂节约成本，还是扩大订单量呢？市场一片大好，当然是要扩大订单量。商户自己做这事，品牌推广有点慢，就开始招全国各地代理商。甚至会给零散个体户做一件代发服务（本地工厂，闲着也是闲着）。

这是一个沙漏模型，一边是客户和代理商，一边是商家和工厂。负载均衡做的就是类似商家跟工厂端的优化升级，当前服务器负载压力大，就把当前服务器作为一个代理服务器，将用户请求分发到其他的服务器，这个概念叫反向代理。点我查看正向代理与反向代理

Nginx 实现负载均衡的几种方式

Nginx 使用 upstream 定义虚拟服务池，就是请求可转发的服务器列表。一般为 IP 地址，可以加如 :80 的端口号。使用域名会自动将其转化为域名映射所在 IP 地址，然后转发请求（自己测试过，以为添加多个虚拟主机就可以访问实现这个负载均衡的概念，结果都指向到 IP 地址，也是服务器默认的虚拟主机地址）。

...
upstream backend_server {
    server 192.168.1.13;
    server 192.168.1.14;
}

server {
...

• 轮询（默认）

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器 down 掉，会自动跳过，当后端服务器再次响应时，会自动恢复。

• 权重（weight）

给虚拟服务池中的每个服务器添加 weight 属性（默认为 1），然后按照权重分配访问比率。

upstream backend_server {
    server 192.168.1.13:9001 weight=1;
    server 192.168.1.14:9002 weight=2;
}

• ip_hash

根据请求 ip 地址（包含端口号） hash 值分配。主要解决登录状态（即 Session）保持的问题。开启后，如果客户已经访问了某个服务器，当再次访问时，会将请求通过哈希算法，自动定位到该服务器。

upstream backend_server {
    ip_hash;
    server 192.168.1.13:9001;
    server 192.168.1.14:9002;
}

• fair

第三方 Nginx 模块，需要下载跟 Nginx 一起编译安装，用 nginx -V 查看当前版本是否已安装。直接使用，会报错，指令无法识别。

安装教程：已经安装Nginx的基础上增加新模块(例子nginx-upstream-fair)

按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

upstream backend_server {
    fair;
    server 192.168.1.13:9001;
    server 192.168.1.14:9002;
}

• url_hash

按访问 url 的 hash 结果来分配请求，使每个 url 定向到同一个后端服务器，后端服务器为缓存时比较有效。主要应用在请求第三方资源上，服务器群会缓存这样的资源，然后返回给用户。但每个服务器都去缓存一遍相同的资源太浪费带宽和存储空间了，用 url_hash 可以将同一资源请求规整到同一个服务器上，增加命中率。

upstream backend_server {
    server 192.168.1.13:9001;
    server 192.168.1.14:9002;
    hash $request_uri;
    hash_method crc32;
}

每个服务器的状态设置：

• down 表示单前的 server 暂时不参与负载
• weight 默认为 1。weight 越大，负载的权重就越大。
• max_fails 允许请求失败的次数，默认为 1。当超过最大次数时，返回 proxy_next_upstream 模块定义的错误
• fail_timeout max_fails 次失败后，暂停的时间。
• backup 其它所有的非 backup 机器 down 或者忙的时候，请求 backup 机器。所以这台机器压力会最轻。

完整的简易负载均衡方案

修改 nginx.conf 文件

...
# 一般会建议与代理服务器核心数一致
worker_processes  4;
events {
    # 最大并发数
    worker_connections  1024;
}
http{
    # 待选服务器列表
    upstream backend_server {
        # ip_hash指令，将同一用户引入同一服务器。
        ip_hash;
        server 192.168.1.13:9001;
        server 192.168.1.14:9002;
    }

    server{
        # 监听端口
        listen 80;
        server_name lb.seasidecrab.com;

        #root /usr/local/nginx/html;
        #index index.html index.htm index.php;

        # 根目录下
        location / {
            # 选择哪个服务器列表
            proxy_pass http://backend_server;
            proxy_set_header host $host;
        }
    }
}

查看 CPU 个数和核心数指令

查看 CPU 个数

cat /proc/cpuinfo | grep 'physical id' | sort | uniq | wc -l

查看 CPU 核数

cat /proc/cpuinfo | grep 'process' | sort | uniq | wc -l

PS：这个方法相当于查看系统文件里的描述，对于升级过的系统没有更新信息，所以可能不准确。

参考：【Nginx】实现负载均衡的几种方式 - alterem - cnblogs