37负载均衡介绍和nginx模块编译安装

为什么要使用负载均衡

        当我们的Web服务器直接面向用户，往往要承载大量并发请求，单台服务器难以负荷，我使用多台Web服务器组成集群，前端使用Nginx负载均衡，将请求分散的打到我们的后端服务器集群中，实现负载的分发。那么会大大提升系统的吞吐率、请求性能。

负载均衡简单介绍

        我们将负载均衡称为SLB（Server Load Balance），Nginx就是SLB的一种，负载均衡的叫法有很多，还可以叫负载、Load Balance、LB，公有云中叫SLB（阿里云负载均衡）、QLB（青云负载均衡）、CLB（腾讯云负载均衡）、ULB（ucloud负载均衡），常见的负载均衡软件有Nginx、Haproxy、LVS，Nginx是七层负载，可以造伪四层，Haproxy是七层负载、LVS是四层负载。

        负载均衡分七层和四层，七层从下到上分别是1.物理层、2.数据链路层、3.网络层、4.传输层、5.会话层、6.表示层、7.应用层，而四层负载均衡仅到传输层，所以说四层负载均衡速度更快，但是七层负载均衡更贴近于服务，http协议就是七层协议，我们可以用Nginx做会话保持、URL路径规则匹配、Head头改写等等，这些四层无法实现。本篇文章我们介绍Nginx的七层负载均衡。

配置nginx负载均衡

  location / {
    proxy_pass http://webs;      将收到的请求转发到webs组
    include proxy_params;        负载均衡调用的模块信息

[root@localhost conf.d]# cat default.conf 
upstream webs {server 192.168.74.7;server 192.168.74.8 down;
}server {listen 80;server_name www.admin.com;location / {proxy_pass http://webs;include proxy_params;location /check {check_status;}
}
}

next模块

Nginx负载均衡比较智能，如果一个服务器宕了，会自动访问下一个服务器，但是如果后台服务器没有宕而是返回错误，就需要我们增加一个负载均衡设置了，以保证如果出错能直接访问下一台，而不是返回错误。

  location / {proxy_pass http://webs;include proxy_params;proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
} #这样如果报这些错误也会自动访问下一个服务器节点

Nginx负载均衡调度算法

Nginx 提供了多种负载均衡调度算法，用于决定如何将客户端请求分发到 upstream 定义的后端服务器集群中。选择合适的算法可以根据业务场景（如会话保持、服务器性能差异、负载均衡公平性等）优化服务性能和可用性。以下是五种常用的调度算法：

调度算法	概述
rr轮询	按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器（默认算法）
weigth	加权轮询，权重越高的服务器接收的请求越多
ip_hash	根据客户端 IP 地址的哈希值分配请求，确保同一客户端的请求始终转发到同一台后端服务器，适用于需要 会话保持 的场景
url_hash	根据请求 URL 的哈希值分配请求，确保相同 URL 的请求始终转发到同一台服务器，适用于静态资源缓存场景,需编译时添加模块
least_conn	最少连接数，哪个机器连接数少就分发哪个

Nginx负载均衡后端状态

状态	概述
down	当前的服务器不参与负载均衡，一般用于停机维护
backup	预留的备份服务器，其他服务器全挂了启用备用服务器
max_fails	允许请求失败的次数
fail_timeout	经过max_fails失败后，服务器暂停时间
max_conns	限制最大的接收连接数

upstream webs {server 172.16.1.7 max_fails=2 fail_timeout=10s;server 172.16.1.8;
}10 秒内如果对 172.16.1.7 的请求失败达到 2 次，Nginx 会将其标记为 “不可用”。
当服务器被标记为 “不可用” 后，Nginx 在接下来的 10 秒内不会再向其转发请求，直到超时后重新尝试检测。

Nginx负载均衡健康检查模块下载安装全流程

步骤 1：安装依赖工具

首先安装编译 Nginx 所需的依赖库：

yum install -y gcc gcc-c++ make zlib-devel pcre-devel openssl-devel wget --disablerepo=redis

步骤 2：下载 Nginx 源码和健康检查模块

2.1 下载 Nginx 源码

# 创建工作目录
mkdir -p /usr/local/src/nginx
cd /usr/local/src/nginx# 下载 Nginx 源码（可从官网 https://nginx.org/download/ 选择版本）
wget https://nginx.org/download/nginx-1.24.0.tar.gz
tar -zxvf nginx-1.24.0.tar.gz

2.2下载ngx_http_upstream_check_module 模块

现在windows下载压缩包，然后传给服务器
https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_modulecd /usr/local/src/nginx/
unzip nginx_upstream_check_module-master.zip 

步骤 3:为 Nginx 打模块补丁（关键步骤）

cd nginx-1.24.0patch -p1 < ../nginx_upstream_check_module-master/check_1.20.1+.patch

步骤 4：编译安装 Nginx（包含健康检查模块）

执行目录：必须在 Nginx 源码目录（如 nginx-1.24.0）中执行，否则会提示 ./configure: No such file or directory。路径检查：确保 --add-module 指定的路径（/usr/local/src/nginx/nginx_upstream_check_module-master）是你实际存放 ngx_http_upstream_check_module 模块的目录，路径错误会导致模块无法加载。使用--add-module格式添加第三方模块[root@localhost nginx]# cd nginx-1.24.0/
[root@localhost nginx-1.24.0]#./configure \
--prefix=/etc/nginx \
--sbin-path=/usr/sbin/nginx \
--modules-path=/usr/lib64/nginx/modules \
--conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--pid-path=/var/run/nginx.pid \
--lock-path=/var/run/nginx.lock \
--http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp \
--http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp \
--http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp \
--http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp \
--http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-compat \
--with-file-aio \
--with-threads \
--with-http_addition_module \
--with-http_auth_request_module \
--with-http_dav_module \
--with-http_flv_module \
--with-http_gunzip_module \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_mp4_module \
--with-http_random_index_module \
--with-http_realip_module \
--with-http_secure_link_module \
--with-http_slice_module \
--with-http_ssl_module \
--with-http_stub_status_module \
--with-http_sub_module \
--with-http_v2_module \
--with-mail \
--with-mail_ssl_module \
--with-stream \
--with-stream_realip_module \
--with-stream_ssl_module \
--with-stream_ssl_preread_module \
--add-module=/usr/local/src/nginx/nginx_upstream_check_module-master \
--with-cc-opt='-O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector-strong --param=ssp-buffer-size=4 -grecord-gcc-switches -m64 -mtune=generic -fPIC' \
--with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -pie'#  --prefix  指定nginx 的安装目录
#  --sbin-path 运行命令
#  --add-module 添加模块的目录

步骤  5：编译并安装

[root@localhost nginx-1.24.0]# make && make install

步骤 6：测试模块是否可用

[root@localhost conf.d]# cat default.conf 
upstream webs {server 192.168.74.7;server 192.168.74.8 down;check interval=3000 rise=2 fall=3 timeout=1000 type=tcp;
}server {listen 80;server_name www.admin.com;location / {proxy_pass http://webs;include proxy_params;proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
}location /check {check_status;
}
}