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Ngnix负载均衡和高可用集群及搭建与相关理论

news 文章来源：https://blog.csdn.net/Climbman/article/details/130376583 2025/5/3 16:04:05

Ngnix负载均衡和高可用集群及搭建与相关理论

全文目录

- Ngnix负载均衡和高可用集群及搭建与相关理论
- 高可能保持原理
- 配置 keepalived：
- 配置keepalived的IP
- 将外部域名解析到Keepalived的虚拟IP上
- 如何验证配置的正确性
- Nginx专用调试工具ngx_conf_t
- 如何对前后端多台服务器进行负载均衡

要搭建 Nginx 高可用集群，您可以遵循以下步骤：

安装 Nginx：在每个服务器上安装 Nginx。
安装 keepalived：安装 keepalived 负责 IP 地址管理和服务器的故障检测。
配置 keepalived：配置 keepalived 来设置虚拟 IP（VIP）。VIP 是在集群中所有节点之间共享的 IP 地址，当一个节点失效时它可以在其他节点上接管它。
配置 Nginx：配置 Nginx 以使用 VIP。这意味着在每个节点上都需要相同的 Nginx 配置。
启动服务：启动 Nginx 和 keepalived 服务并确保它们自动启动。
测试：测试集群是否正常工作。

高可能保持原理

keepalived 的主要原理是基于 VRRP（虚拟路由冗余协议）来提供 IP 地址高可用性和故障转移。它允许多台服务器共享同一个虚拟 IP 地址，并且能够在某一台服务器出现故障时，自动将虚拟 IP 转移到其他正常的服务器上。

安装 keepalived：

在 Linux 系统上安装 keepalived，可以使用如下命令进行安装：
```
sudo apt-get update
sudo apt-get install keepalived
```
安装完成后，可以使用如下命令检查版本：
```
keepalived -v
```

配置 keepalived：

配置主备节点：需要选择两个节点作为主备节点，一个作为 master 服务器，另一个作为 backup/server 服务器。
修改 keepalived 配置文件：keepalived 配置文件默认路径为 /etc/keepalived/keepalived.conf，可以使用编辑器打开该文件进行修改。配置文件中包含以下内容：
```
global_defs {router_id LVS_DEVEL
}vrrp_script chk_nginx {script "killall -0 nginx"interval 2weight 2
}vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface eth0virtual_router_id 51priority 101virtual_ipaddress {192.168.1.199}track_script {chk_nginx}
}
```
在配置文件中，可以设置全局定义（global_defs）、VRRP 脚本（vrrp_script）和 VRRP 实例（vrrp_instance）。
启动 keepalived 服务：在两个服务器上都启动 keepalived 服务。命令如下：
```
sudo systemctl start keepalived
```
检查状态：使用如下命令进行检查，在 master 服务器上应该显示 Master，而在 backup/server 服务器上应该显示 Backup。
```
ip addr show eth0
systemctl status keepalived
```

keepalived 是一种高可用性解决方案，它通过跟踪指定的服务或进程来检测服务器的状态，并在主节点发生故障时自动将虚拟 IP 转移到备份服务器上。正确安装和配置 keepalived 是保证系统高可用性的一项重要步骤。

配置keepalived的IP

步骤如下：

在keepalived的配置文件中，设置自己的虚拟IP地址。这可以在“vrrp_instance”块中完成。例如，假设要配置虚拟IP为192.168.1.100，则应该添加以下行：

virtual_ipaddress {192.168.1.100
}

在每个运行keepalived的服务器上，需要确保网络接口配置正确。如果您的服务器正在运行Ubuntu操作系统，则可以使用以下命令查看网络接口配置：

$ sudo nano /etc/network/interfaces

在这个文件中，您应该会看到类似以下内容的行：

auto eth0
iface eth0 inet staticaddress 192.168.1.10netmask 255.255.255.0gateway 192.168.1.1

这些行定义了一些网络接口的属性，包括IP地址和子网掩码。要将虚拟IP添加到该接口上，请添加以下行：

auto eth0:0
iface eth0:0 inet staticaddress 192.168.1.100netmask 255.255.255.0

添加完毕后，保存文件并退出。

现在，您需要让keepalived知道哪个接口应该使用虚拟IP。可以通过在keepalived配置文件中的“interface”块中指定接口名称来完成。例如，要将虚拟IP分配给名称为“eth0”的网络接口，请添加以下行：

interface eth0

完成上述步骤后，keepalived将配置并使用虚拟IP。

将外部域名解析到Keepalived的虚拟IP上

要将外部域名解析的IP绑定到Keepalived的虚拟IP上，您需要进行以下步骤：

在DNS服务器中将您的域名指向Keepalived的虚拟IP地址。例如：您可以在DNS配置中添加一个A记录，将域名mydomain.com指向虚拟IP地址。
在Nginx服务器中，将Nginx配置文件中的server_name设置为您的域名。例如：

server {listen 80;server_name mydomain.com;location / {proxy_pass http://your_upstream_server;}
}

这样，当外部用户访问mydomain.com时，请求将被路由到Keepalived的虚拟IP上，并转发到您的Nginx服务器。
服务器的IP地址和Keepalived虚拟IP都是非常重要的组成部分。服务器IP地址是用于识别和访问各个服务器的标志，而Keepalived虚拟IP则是用于提供服务的统一访问地址，保证了服务的高可用性和稳定性

在公网上设置Keepalived虚拟IP需要注意一些安全性问题。以下是大致的操作步骤：

首先，在需要部署服务的所有服务器上安装Keepalived软件。
确保服务器能够正常通信，配置主机名和IP地址。
在各个服务器上配置服务，并测试其可用性。
修改Keepalived配置文件（一般为/etc/keepalived/keepalived.conf），完成虚拟IP地址、真实服务器的IP及权重等配置。
启动Keepalived服务。
根据需要，可以使用防火墙来限制对虚拟IP的访问。
相关服务的负载均衡和监控可以通过其他工具来实现，比如Nginx、HAProxy等。

需要注意的是，在公网上部署Keepalived虚拟IP需要仔细考虑服务器的安全性，比如防止DDoS攻击、IP欺骗等问题，使用防火墙和其他安全工具来提升服务器的安全性。

如何验证配置的正确性

可以按照以下步骤进行：

首先确保Nginx进程正在运行，并且keepalived服务已经启动。
执行以下命令检查Nginx配置文件是否存在语法错误：sudo nginx -t
如果上述命令返回成功，则表示Nginx配置文件没有语法错误，可以继续测试。
尝试使用curl或者telnet等工具尝试连接到虚拟IP地址并访问Nginx服务。例如，使用curl命令：curl http://虚拟IP地址/。
如果curl命令返回HTTP 200 OK状态码以及预期的内容，则表示Nginx配置正确。
另外也可以在Nginx配置文件中添加一个简单的测试页面来验证Nginx是否正常运行。

以上是测试Nginx配置正确性的基本步骤，可以根据具体情况进行适当的调整。

Nginx专用调试工具ngx_conf_t

它可以在运行时检查Nginx配置的语法和正确性。使用该工具需要将Nginx编译时加上–with-debug参数来开启debug模式。ngx_conf_t支持以下常见选项：

-t：测试Nginx配置文件的语法
-T：显示Nginx配置文件的语法树
-q：静默模式，如果配置正常则不输出任何内容，否则输出错误信息

例如，要检查Nginx配置文件的语法，可以使用以下命令：

nginx -t -c /path/to/nginx.conf

如果配置文件语法正确，则输出"configuration file /path/to/nginx.conf syntax is ok"，否则输出错误信息。

Ng从入门到精通

如何对前后端多台服务器进行负载均衡

首先，我们需要安装Nginx。如果您使用的是Ubuntu系统，可以通过以下命令进行安装：

sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx

安装完成后，我们需要编辑Nginx配置文件以实现分组负载均衡。

假设我们有两个前端服务器，分别为 192.168.1.100 和 192.168.1.101，两个后端服务器，分别为 192.168.1.200 和 192.168.1.201。我们可以按照以下步骤进行配置：

打开Nginx配置文件，一般在 /etc/nginx/nginx.conf
在http模块中添加以下内容：

upstream frontend {server 192.168.1.100;server 192.168.1.101;
}upstream backend {server 192.168.1.200;server 192.168.1.201;
}

这里定义了两个 upstream 块，分别命名为 frontend 和 backend。每个 upstream 块包含多个服务器地址，用于实现负载均衡。

在server模块中，配置需要反向代理的前端和后端服务。例如：

server {listen 80;server_name frontend.example.com;location / {proxy_pass http://frontend;}
}server {listen 80;server_name backend.example.com;location / {proxy_pass http://backend;}
}

这里定义了两个反向代理配置块，对应着前端和后端服务。对于每个配置块，我们指定了服务器监听的端口和域名。在 location 块中，我们使用 proxy_pass 指令将请求转发到对应 upstream 块中定义的服务器地址。

最后，保存文件并重启Nginx服务：

sudo service nginx restart

这样，前端服务和后端服务就分别通过负载均衡器进行了分组负载均衡。

如果您想测试一下是否生效，可以使用 curl 命令模拟请求：

curl http://frontend.example.com
curl http://backend.example.com

以上命令应该会随机访问负载均衡器中定义的服务器列表。

常用的几种Ngnix负载均衡配置

Nginx负载均衡有多种方式，这里介绍其中常用的几种方式和配置示例。

轮询（Round Robin）负载均衡方式

示例配置：

http {upstream backend {server backend1.example.com;server backend2.example.com;server backend3.example.com;}server {listen 80;location / {proxy_pass http://backend;}}
}

以上配置中，使用upstream模块定义了三个后端服务器，通过proxy_pass指令将请求转发给upstream模块定义的后端服务器。Nginx默认采用轮询算法进行负载均衡。

IP Hash负载均衡方式

示例配置：

http {upstream backend {ip_hash;server backend1.example.com;server backend2.example.com;server backend3.example.com;}server {listen 80;location / {proxy_pass http://backend;}}
}

以上配置中，使用ip_hash指令启用IP Hash负载均衡算法，即将同一个客户端的请求发送到同一个后端服务器。如果某个后端服务器不可用，则该客户端的请求会被发送到另一个可用的后端服务器。

Least Connections负载均衡方式

示例配置：

http {upstream backend {least_conn;server backend1.example.com;server backend2.example.com;server backend3.example.com;}server {listen 80;location / {proxy_pass http://backend;}}
}

以上配置中，使用least_conn指令启用Least Connections负载均衡算法，即将请求发送到当前连接数最少的后端服务器。如果某个后端服务器的连接数增加了，则该服务器的权重会相应地减小，请求会被分发到连接数更少的其他服务器上。

URL Hash负载均衡方式

示例配置：

http {upstream backend {hash $request_uri;server backend1.example.com;server backend2.example.com;server backend3.example.com;}server {listen 80;location / {proxy_pass http://backend;}}
}

以上配置中，使用hash指令启用URL Hash负载均衡算法，即将同一URL的请求发送到同一个后端服务器。如果某个后端服务器不可用，则该URL的请求会被发送到另一个可用的后端服务器。

5、Nginx加权负载均衡的配置示例：

http {upstream my_servers {server 192.168.0.2 weight=3;server 192.168.0.3 weight=2;server 192.168.0.4 weight=1;}server {listen 80;server_name example.com;location / {proxy_pass http://my_servers;proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;}}
}

在这个配置中，我们定义了一个名为my_servers的上游服务器组，其中有三个服务器分别具有不同的权重。默认情况下，每个服务器的权重值为1。在这里，我们设置服务器2拥有3个单位的权重，服务器3拥有2个单位的权重，服务器4拥有1个单位的权重。

接下来，我们在server块中使用proxy_pass将请求代理到上游服务器组my_servers。这样，根据权重值，Nginx会将更多的请求发送到拥有更高权重值的服务器。我们还设置了一些HTTP头信息，以确保客户端和服务器之间的信息传递正确。

当客户端向Nginx发送请求时，Nginx会将该请求代理到my_servers中的某个服务器上。如果某个服务器出现故障或暂停服务，Nginx会自动将该服务器从上游服务器组中移除，确保客户端始终连接到可用的服务器上。

上述示例都是在单个Nginx服务器上进行负载均衡，实际生产环境中可以通过多个Nginx服务器组成一个负载均衡集群，以提高负载均衡的性能和可靠性。

负载均衡器的IP裸露和域名解析问题

要将域名解析到负载均衡的服务器集群，需要进行以下步骤：

在域名注册商处设置域名解析。根据域名注册商的不同，设置方式可能会有所不同，一般需要将域名指向负载均衡器的IP地址。
在负载均衡器上配置实例。需要将负载均衡器绑定到一个公网IP地址上，并在负载均衡器上添加实例，即实际提供服务的服务器或容器。每个实例都有自己的IP地址和端口号。
配置负载均衡策略。可以根据需求设置不同的负载均衡策略，比如轮询、最小连接数等。
配置健康检查。在负载均衡器上要配置健康检查，以确保所有实例都能够正常工作。如果某个实例出现故障，则会自动将请求转发到其他可用实例。
配置防火墙规则。为了保证网络安全，需要在负载均衡器和实例之间设置防火墙规则，限制访问来源。

通过以上步骤，可以将域名解析到负载均衡的服务器集群，并设置对外的IP地址。

反向代理中添加自定义的请求头

要在Nginx反向代理中添加自定义 header 头，您需要在 Nginx 配置文件中使用 add_header 指令。将以下行添加到您的 Nginx 配置文件中，将自定义 header 头添加到请求中：

location / {proxy_pass http://backend;add_header X-My-Custom-Header "Custom Header Value";
}

此代码块将添加名为 X-My-Custom-Header 的 header 头到每个请求中，并将其值设置为 Custom Header Value。您可以根据需要更改这些值。

请注意，如果您已经在 backend 中包含特定 header 头，则可以使用 proxy_set_header 指令覆盖该头。例如，如果您需要覆盖用户代理 header 头：

location / {proxy_pass http://backend;proxy_set_header User-Agent "My Custom User Agent";
}