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nginx 作为反向代理实现负载均衡

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nginx 这个轻量级、高性能的 web server 主要可以干两件事情:

〉直接作为http server(代替apache,对PHP需要FastCGI处理器支持);
〉另外一个功能就是作为反向代理服务器实现负载均衡

以下我们就来举例说明如何使用 nginx 实现负载均衡。因为nginx在处理并发方面的优势,现在这个应用非常常见。当然了Apache的 mod_proxy和mod_cache结合使用也可以实现对多台app server的反向代理和负载均衡,但是在并发处理方面apache还是没有 nginx擅长。

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1)环境:

a. 我们本地是Windows系统,然后使用VirutalBox安装一个虚拟的Linux系统。
在本地的Windows系统上分别安装nginx(侦听8080端口)和apache(侦听80端口)。在虚拟的Linux系统上安装apache(侦听80端口)。
这样我们相当于拥有了1台nginx在前端作为反向代理服务器;后面有2台apache作为应用程序服务器(可以看作是小型的server cluster。;-) );

b. nginx用来作为反向代理服务器,放置到两台apache之前,作为用户访问的入口;
nginx仅仅处理静态页面,动态的页面(php请求)统统都交付给后台的两台apache来处理。
也就是说,可以把我们网站的静态页面或者文件放置到nginx的目录下;动态的页面和数据库访问都保留到后台的apache服务器上。

c. 如下介绍两种方法实现server cluster的负载均衡。
我们假设前端nginx(为127.0.0.1:80)仅仅包含一个静态页面index.html;
后台的两个apache服务器(分别为localhost:80和158.37.70.143:80),一台根目录放置phpMyAdmin文件夹和test.php(里面测试代码为print “server1“;),另一台根目录仅仅放置一个test.php(里面测试代码为 print “server2“;)。

2)针对不同请求 的负载均衡:

a. 在最简单地构建反向代理的时候 (nginx仅仅处理静态不处理动态内容,动态内容交给后台的apache server来处理),我们具体的设置为:在nginx.conf中修改:

location ~ \.php$ {

proxy_pass 158.37.70.143:80 ;

}

〉 这样当客户端访问localhost:8080/index.html的时候,前端的nginx会自动进行响应;
〉当用户访问localhost:8080/test.php的时候(这个时候nginx目录下根本就没有该文件),但是通过上面的设置 location ~ \.php$(表示正则表达式匹配以.php结尾的文件,详情参看location是如何定义和匹配的 http://wiki.nginx.org/NginxHttpCoreModule) ,nginx服务器会自动pass给 158.37.70.143的apache服务器了。该服务器下的test.php就会被自动解析,然后将html的结果页面返回给nginx,然后 nginx进行显示(如果nginx使用memcached模块或者squid还可以支持缓存),输出结果为打印server2。

如上是最为简单的使用nginx做为反向代理服务器的例子;

b. 我们现在对如上例子进行扩展,使其支持如上的两台服务器。
我们设置nginx.conf的server模块部分,将对应部分修改为:

location ^~ /phpMyAdmin/ {
proxy_pass 127.0.0.1:80 ;
}
location ~ \.php$ {
proxy_pass 158.37.70.143:80 ;
}

上面第一个部分location ^~ /phpMyAdmin/,表示不使用正则表达式匹配(^~),而是直接匹配,也就是如果客户端访问的 URL是以http://localhost:8080/phpMyAdmin/ 开头的话(本地的nginx目录下根本没有phpMyAdmin目录),nginx会自动pass到127.0.0.1:80 的Apache服务器,该服务器对phpMyAdmin目录下的页面进行解析,然后将结果发送给nginx,后者显示;
如果客户端访问URL是http://localhost/test.php 的话,则会被pass到158.37.70.143:80 的apache进行处理。

因此综上,我们实现了针对不同请求的负载均衡。
〉如果用户访问静态页面index.html,最前端的nginx直接进行响应;
〉如果用户访问test.php页面的话,158.37.70.143:80 的Apache进行响应;
〉如果用户访问目录phpMyAdmin下的页面的话,127.0.0.1:80 的Apache进行响应;

3)访问同一页面 的负载均衡:
即用户访问http://localhost:8080/test.php 这个同一页面的时候,我们实现两台服务器的负载均衡 (实际情况中,这两个服务器上的数据要求同步一致,这里我们分别定义了打印server1和server2是为了进行辨认区别)。

a. 现在我们的情况是在windows下nginx是localhost侦听8080端口;
两台apache,一台是127.0.0.1:80(包含test.php页面但是打印server1),另一台是虚拟机的158.37.70.143:80(包含test.php页面但是打印server2)。

b. 因此重新配置nginx.conf为:
〉首先在nginx的配置文件nginx.conf的http模块中添加,服务器集群server cluster(我们这里是两台)的定义:

upstream myCluster {
server 127.0.0.1:80 ;
server 158.37.70.143:80 ;
}

表示这个server cluster包含2台服务器
〉然后在server模块中定义,负载均衡:

location ~ \.php$ {
proxy_pass http://myCluster ; #这里的名字和上面的cluster的名字相同
proxy_redirect off;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}

这样的话,如果访问http://localhost:8080/test.php 页面的话,nginx目录下根本没有该文件,但是它会自动将其pass到myCluster定义的服务区机群中,分别由127.0.0.1:80;或者158.37.70.143:80;来做处理。
上面在定义upstream的时候每个server之后没有定义权重,表示两者均衡;如果希望某个更多响应的话例如:

upstream myCluster {
server 127.0.0.1:80 weight=5;
server 158.37.70.143:80 ;
}

这样表示5/6的几率访问第一个server,1/6访问第二个。另外还可以定义max_fails和fail_timeout等参数。

http://wiki.nginx.org/NginxHttpUpstreamModule

综上,我们使用nginx的反向代理服务器reverse proxy server的功能,将其布置到多台apache server的前端。
nginx仅仅用来处理静态页面响应和动态请求的代理pass,后台的apache server作为app server来对前台pass过来的动态页面进行处理并返回给nginx。

通过以上的架构,我们可以实现nginx和多台apache构成的机群cluster的负载均衡。
两种均衡:
1)可以在nginx中定义访问不同的内容,代理到不同的后台server; 如上例子中的访问phpMyAdmin目录代理到第一台server上;访问test.php代理到第二台server上;
2)可以在nginx中定义访问同一页面,均衡 (当然如果服务器性能不同可以定义权重来均衡)地代理到不同的后台server上。 如上的例子访问test.php页面,会均衡地代理到server1或者server2上。
实际应用中,server1和server2上分别保留相同的app程序和数据,需要考虑两者的数据同步。

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