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Nginx Tomcat負(fù)載均衡動(dòng)靜分離原理解析

瀏覽：284日期：2023-03-13 15:37:29

nginx實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡原理

Nginx實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡是通過反向代理實(shí)現(xiàn)

反向代理（Reverse Proxy）是指以代理服務(wù)器（例：Nginx）來接受 internet 上的連接請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器（例：Tomcat），并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給 internet 上請求連接的客戶端，此時(shí)代理服務(wù)器（例：Nginx）對外就表現(xiàn)為一個(gè)反向代理服務(wù)器。

我們從客戶端的視野來看，實(shí)際上客戶端并不知道真實(shí)的服務(wù)提供者是哪臺(tái)服務(wù)器，它只知道它請求了反向代理服務(wù)器。因此反向代理這種方式又對外隱藏了真實(shí)服務(wù)器的地址，從一定程度上降低了安全隱患。

nginx動(dòng)靜分離原理

服務(wù)端接收來自客戶端的請求中，既有靜態(tài)資源也有動(dòng)態(tài)資源，靜態(tài)資源由 Nginx 提供服務(wù)，動(dòng)態(tài)資源由 Nginx 轉(zhuǎn)發(fā)至后端。

nginx靜態(tài)處理優(yōu)勢

Nginx 處理靜態(tài)頁面的效率遠(yuǎn)高于 Tomcat 的處理能力
若 Tomcat 的請求量為1000次，則 Nginx 的請求量為6000次
Tomcat 每秒的吞吐量為0.6M，Nginx 的每秒吞吐量為3.6M
Nginx 處理靜態(tài)資源的能力是 Tomcat 處理的6倍

nginx+tomcat動(dòng)靜分離、負(fù)載均衡配置

1.準(zhǔn)備三臺(tái)服務(wù)器，nginx作為負(fù)載均衡器，tomcat作為應(yīng)用服務(wù)器

Nginx 服務(wù)器：192.168.136.30:80Tomcat服務(wù)器1：192.168.136.20:8080Tomcat服務(wù)器2：192.168.136.40:8080  192.168.136.40:8081

2.部署nginx負(fù)載均衡器

systemctl stop firewalldsetenforce 0yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ makeuseradd -M -s /sbin/nologin nginx   #創(chuàng)建nginx用戶不可登錄家目錄

將壓縮包傳到opt目錄下

cd /opttar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/cd nginx-1.12.0/./configure \--prefix=/usr/local/nginx \--user=nginx \--group=nginx \--with-file-aio \	#啟用文件修改支持--with-http_stub_status_module \		#啟用狀態(tài)統(tǒng)計(jì)--with-http_gzip_static_module \		#啟用 gzip靜態(tài)壓縮--with-http_flv_module \			#啟用 flv模塊，提供對 flv 視頻的偽流支持--with-http_ssl_module				#啟用 SSL模塊，提供SSL加密功能----------------------------------------------------------------------------------------------------------./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-file-aio --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module

make && make installln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/vim /lib/systemd/system/nginx.service[Unit]Description=nginxAfter=network.target[Service]Type=forkingPIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pidExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginxExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPIDExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPIDPrivateTmp=true[Install]WantedBy=multi-user.targetchmod 754 /lib/systemd/system/nginx.servicesystemctl start nginx.servicesystemctl enable nginx.service

3.部署兩臺(tái)tomcat應(yīng)用服務(wù)器

將所需軟件包傳到opt目錄下

tomcat1：

systemctl stop firewalldsetenforce 0tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/vim /etc/profile.d/java.shexport JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jreexport CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/libexport PATH=${JAVA_HOME}/bin:${JRE_HOME}/bin:$PATHsource /etc/profile.d/java.shtar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gzmv /opt/apache-tomcat-8.5.16/ /usr/local/tomcat/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/bin/startup.shnetstat -ntap | grep 8080

tomcat2：

cd /optrpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm java -versionsystemctl stop firewalldsystemctl disable firewalldsetenforce 0tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gzmkdir /usr/local/tomcatmv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat/tomcat1cp -a /usr/local/tomcat/tomcat1 /usr/local/tomcat/tomcat2vim /etc/profile.d/tomcat.sh#tomcat1export CATALINA_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1export CATALINA_BASE1=/usr/local/tomcat/tomcat1export TOMCAT_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1#tomcat2export CATALINA_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2export CATALINA_BASE2=/usr/local/tomcat/tomcat2export TOMCAT_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2------------------------------source /etc/profile.d/tomcat.shvim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">		#22行，修改Server prot，默認(rèn)為8005 -> 修改為8006<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"		#69行，修改Connector port，HTTP/1.1  默認(rèn)為8080 -> 修改為8081<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />	#116行，修改Connector port AJP/1.3，默認(rèn)為8009 -> 修改為8010------------------------------第一個(gè)連接器默認(rèn)監(jiān)聽8080端口，負(fù)責(zé)建立HTTP連接。在通過瀏覽器訪問Tomcat服務(wù)器的Web應(yīng)用時(shí)，使用的就是這個(gè)連接器。第二個(gè)連接器默認(rèn)監(jiān)聽8009端口，負(fù)責(zé)和其他的HTTP服務(wù)器建立連接。在把Tomcat與其他HTTP服務(wù)器集成時(shí)，就需要用到這個(gè)連接器。------------------------------vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh #------------------------------# Start Script for the CATALINA Server#------------------------------##添加以下內(nèi)容export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh#------------------------------# Stop script for the CATALINA Server#------------------------------export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh #------------------------------# Start Script for the CATALINA Server#------------------------------export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh#------------------------------# Stop script for the CATALINA Server#------------------------------export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh netstat -natp | grep java

tomcat1

tomcat2

4.動(dòng)靜分離配置

（1）Tomcat1 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/testvim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%><html><head><title>JSP test1 page</title>   #指定為 test1 頁面</head><body><% out.println("動(dòng)態(tài)頁面 1,http://www.test1.com");%></body></html>vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml#由于主機(jī)名 name 配置都為 localhost，需要?jiǎng)h除前面的 HOST 配置<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">	</Context></Host>/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/bin/startup.sh

（2）Tomcat2 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/testvim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%><html><head><title>JSP test2 page</title>   #指定為 test2 頁面</head><body><% out.println("動(dòng)態(tài)頁面 2,http://www.test2.com");%></body></html>vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml#刪除前面的 HOST 配置<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">	<Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" /></Host>/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%><html><head><title>JSP test3 page</title>   #指定為 test3 頁面</head><body><% out.println("動(dòng)態(tài)頁面 3,http://www.test3.com");%></body></html>vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml#刪除前面的 HOST 配置<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">	<Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" /></Host>/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

（3）Nginx server 配置

#準(zhǔn)備靜態(tài)頁面和靜態(tài)圖片echo "<html><body><h1>這是靜態(tài)頁面</h1></body></html>" > /usr/local/nginx/html/index.htmlmkdir /usr/local/nginx/html/imgcp /opt/game.jpg /usr/local/nginx/html/imgvim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf......http {......	#gzip on;	#配置負(fù)載均衡的服務(wù)器列表，weight參數(shù)表示權(quán)重，權(quán)重越高，被分配到的概率越大	upstream tomcat_server {		server 192.168.136.20:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8081 weight=1;	}	server {		listen 80;		server_name www.t2.com;		charset utf-8;		#access_log logs/host.access.log main;		#配置Nginx處理動(dòng)態(tài)頁面請求，將 .jsp文件請求轉(zhuǎn)發(fā)到Tomcat 服務(wù)器處理		location ~ .*\.jsp$ {			proxy_pass http://tomcat_server;#設(shè)置后端的Web服務(wù)器可以獲取遠(yuǎn)程客戶端的真實(shí)IP##設(shè)定后端的Web服務(wù)器接收到的請求訪問的主機(jī)名（域名或IP、端口），默認(rèn)HOST的值為proxy_pass指令設(shè)置的主機(jī)名。如果反向代理服務(wù)器不重寫該請求頭的話，那么后端真實(shí)服務(wù)器在處理時(shí)會(huì)認(rèn)為所有的請求都來自反向代理服務(wù)器，如果后端有防攻擊策略的話，那么機(jī)器就被封掉了。			proxy_set_header HOST $host;##把$remote_addr賦值給X-Real-IP，來獲取源IP			proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;##在nginx 作為代理服務(wù)器時(shí)，設(shè)置的IP列表，會(huì)把經(jīng)過的機(jī)器ip，代理機(jī)器ip都記錄下來			proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;		}		#配置Nginx處理靜態(tài)圖片請求		location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {			root /usr/local/nginx/html/img;			expires 10d;		}		location / {			root html;			index index.html index.htm;		}......	}......}systemctl restart nginx

5.測試效果

測試靜態(tài)頁面效果

瀏覽器訪問 http://192.168.136.30/

瀏覽器訪問 http://192.168.136.30/game.jpg

測試負(fù)載均衡效果，不斷刷新瀏覽器測試

瀏覽器訪問 http://192.168.136.30/index.jsp

nginx負(fù)載均衡中4層代理和7層代理

4層代理和7層代理

這里的層是OSI 7層網(wǎng)絡(luò)模型，OSI 模型是從上往下的，越底層越接近硬件，越往上越接近軟件，這七層模型分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。

4層是指傳輸層的 tcp / udp 。 7層是指應(yīng)用層，通常是http 。

代理原理

4層用的是NAT技術(shù)。NAT英文全稱是“Network Address Translation”，中文意思是“網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換”，請求進(jìn)來的時(shí)候，nginx修改數(shù)據(jù)包里面的目標(biāo)和源IP和端口，然后把數(shù)據(jù)包發(fā)向目標(biāo)服務(wù)器，服務(wù)器處理完成后，nginx再做一次修改，返回給請求的客戶端。

7層代理：需要讀取并解析http請求內(nèi)容，然后根據(jù)具體內(nèi)容(url,參數(shù)，cookie,請求頭)然后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的服務(wù)器，轉(zhuǎn)發(fā)的過程是：建立和目標(biāo)機(jī)器的連接，然后轉(zhuǎn)發(fā)請求，收到響應(yīng)數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)給請求客戶端。

優(yōu)缺點(diǎn)對比

性能：理論上4層要比7層快，因?yàn)?層代理需要解析數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容，需要消耗額外的cpu。但nginx具體強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)并發(fā)處理能力，對于一些慢連接，nginx可以先將網(wǎng)絡(luò)請求數(shù)據(jù)緩沖完了一次性轉(zhuǎn)發(fā)給上游server,這樣對于上游網(wǎng)絡(luò)并發(fā)處理能力弱的服務(wù)器(比如tomcat)，這樣對tomcat來說就是慢連接變成快連接(nginx到tomcat基本上都是可靠內(nèi)網(wǎng)),從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)緩沖時(shí)間，提供并發(fā)性能。

靈活性：由于4層代理用的是NAT，所以nginx不知道請求的具體內(nèi)容，所以nginx啥也干不了。用7層代理，可以根據(jù)請求內(nèi)容(url,參數(shù)，cookie,請求頭)做很多事情，比如：

a:動(dòng)態(tài)代理：不同的url轉(zhuǎn)發(fā)到不同服務(wù)器。

b.風(fēng)控：屏蔽外網(wǎng)IP請求某些敏感url；根據(jù)參數(shù)屏蔽某些刷單用戶。

c.審計(jì)：在nginx層記錄請求日志。

nginx支持的代理類型

反向代理代理服務(wù)端 7層反向代理 4層反向代理正向代理代理客戶端代理緩存

nginx負(fù)載均衡模式

●rr 負(fù)載均衡模式：
每個(gè)請求按時(shí)間順序逐一分配到不同的后端服務(wù)器，如果超過了最大失敗次數(shù)后（max_fails，默認(rèn)1），在失效時(shí)間內(nèi)(fail_timeout，默認(rèn)10秒)，該節(jié)點(diǎn)失效權(quán)重變?yōu)?，超過失效時(shí)間后，則恢復(fù)正常，或者全部節(jié)點(diǎn)都為down后，那么將所有節(jié)點(diǎn)都恢復(fù)為有效繼續(xù)探測，一般來說rr可以根據(jù)權(quán)重來進(jìn)行均勻分配。

●least_conn 最少連接：
優(yōu)先將客戶端請求調(diào)度到當(dāng)前連接最少的服務(wù)器。

●ip_hash 負(fù)載均衡模式：
每個(gè)請求按訪問ip的hash結(jié)果分配，這樣每個(gè)訪客固定訪問一個(gè)后端服務(wù)器，可以解決session的問題，但是ip_hash會(huì)造成負(fù)載不均，有的服務(wù)請求接受多，有的服務(wù)請求接受少，所以不建議采用ip_hash模式，session 共享問題可用后端服務(wù)的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash（使用后端服務(wù)器自身通過相關(guān)機(jī)制保持session同步）。

●fair（第三方）負(fù)載均衡模式：
按后端服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間來分配請求，響應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)先分配。

●url_hash（第三方）負(fù)載均衡模式：
基于用戶請求的uri做hash。和ip_hash算法類似，是對每個(gè)請求按url的hash結(jié)果分配，使每個(gè)URL定向到同一個(gè)后端服務(wù)器，但是也會(huì)造成分配不均的問題，這種模式后端服務(wù)器為緩存時(shí)比較好。

Nginx 四層代理配置

./configure --with-stream和http同等級：所以一般只在http上面一段設(shè)置，stream {    upstream appserver {		server 192.168.136.20:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8081 weight=1;    }    server {listen 8080;proxy_pass appserver;    }}http {......

以上就是Nginx Tomcat負(fù)載均衡動(dòng)靜分離原理解析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Nginx Tomcat負(fù)載均衡動(dòng)靜分離的資料請關(guān)注其它相關(guān)文章！

Nginx

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