nginx负载均衡

一、负载均衡介绍

（1）四层负载均衡

所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡

四层负载均衡，是指OSI七层模型中的传输层，传输层已经支持TCP/IP的控制，所以只需要对客户端的请求进行TCP/IP协议的包转发就可以实现负载。

（2）七层负载均衡

七层是基于URL等应用层信息的负载均衡

七层负载均衡是在应用层，它可以完成很多应用方面的协议请求

（3）四层和七层的区别对比

对比维度	四层负载均衡 (L4)	七层负载均衡 (L7)
工作层级	传输层（OSI第4层），基于 TCP/UDP 协议	应用层（OSI第7层），基于 HTTP/HTTPS 协议
转发依据	只看 IP 地址 + 端口号	深度解析 URL、Cookie、HTTP头部等应用内容
性能与延迟	极高吞吐量，延迟极低（微秒级）	性能相对较弱，有一定延迟（需解析内容，毫秒级）
功能灵活性	功能简单，仅做基础流量分配	极其灵活，支持路径路由、SSL卸载、缓存、WAF防护等
典型代表	LVS, AWS NLB, Nginx Stream模块	Nginx, HAProxy, AWS ALB

二、Nginx负载均衡调度算法

调度算法分为两大类动态算法和静态算法。其中轮询、加权轮询和IP哈希属于静态算法；最少连接和最短响应时间属于动态算法。在实际的 Nginx 等负载均衡器中，轮询是默认算法，而加权轮询、IP哈希和最少连接数则是生产环境中使用频率最高的几种策略。

算法名称	核心原理	典型适用场景
轮询	按顺序依次分配	服务器性能相近的简单服务
加权轮询	按预设权重比例分配	服务器配置高低不同的集群
IP哈希	同一IP固定到同一服务器	需要保持用户登录会话
最少连接	谁空闲（连接少）给谁	请求处理时长差异大的服务
最短响应时间	谁响应快给谁	对延迟极其敏感的业务

三、四层负载均衡实验（轮询算法）

模拟开启几个后端服务

[root@localhost ~]# mkdir -p /root/python3/{web8001,web8002,web8003}
[root@localhost ~]cd /root/python3/web8001
[root@localhost web8001] cat > index.html << 'EOF'
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><title>端口信息</title></head>
<body>
    <h1>1.后端服务</h1>
    <p>指定展示端口：<strong>8001</strong></p>
	<p>系统：<strong>Rocky9</strong></p>
</body>
</html>
EOF
[root@localhost web8001]screen -S web8001   #开启一个虚拟引擎
[root@localhost web8001]python3 -m http.server 8001
#暂时离开但保持程序运行按下键盘上的快捷键 Ctrl + A，松开后再按 D。此时你会回到原来的终端，而服务依然在后台稳稳地跑着。

[root@localhost ~]cd /root/python3/web8002
[root@localhost web8002] cat > index.html << 'EOF'
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><title>端口信息</title></head>
<body>
    <h1>2.后端服务</h1>
    <p>指定展示端口：<strong>8002</strong></p>
	<p>系统：<strong>Rocky9</strong></p>
</body>
</html>
EOF
[root@localhost web8002]screen -S web8002   #开启一个虚拟引擎
[root@localhost web8002]python3 -m http.server 8002
#暂时离开但保持程序运行按下键盘上的快捷键 Ctrl + A，松开后再按 D。此时你会回到原来的终端，而服务依然在后台稳稳地跑着。

[root@localhost ~]cd /root/python3/web8003
[root@localhost web8002] cat > index.html << 'EOF'
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><title>端口信息</title></head>
<body>
    <h1>3.后端服务</h1>
    <p>指定展示端口：<strong>8003</strong></p>
	<p>系统：<strong>Rocky9</strong></p>
</body>
</html>
EOF
[root@localhost web8003]screen -S web8003   #开启一个虚拟引擎
[root@localhost web8003]python3 -m http.server 8003
#暂时离开但保持程序运行按下键盘上的快捷键 Ctrl + A，松开后再按 D。此时你会回到原来的终端，而服务依然在后台稳稳地跑着。

查看这三个端口是否正常存在

[root@localhost web8003]# ss -tlnp | grep 800
LISTEN 0      5                      0.0.0.0:8001       0.0.0.0:*    users:(("python3",pid=40955,fd=3))                                                                                                  
LISTEN 0      5                      0.0.0.0:8002       0.0.0.0:*    users:(("python3",pid=40978,fd=3))                                                                                                  
LISTEN 0      5                      0.0.0.0:8003       0.0.0.0:*    users:(("python3",pid=40602,fd=3))

编辑相关的配置文件。红方框部分即位新添加的

[root@localhost ~]# vi /etc/nginx/conf.d/default.conf

upstream my_backend {
        server 192.168.63.135:8001; #后端端口
        server 192.168.63.135:8002; #后端端口
	server 192.168.63.135:8003; #后端端口 
    }
server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    #access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {
        proxy_pass http://my_backend;  # 将请求转发给上面定义的 upstream
            
            # 3. 透传真实的客户端信息给后端 Python 服务
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }

    #error_page  404              /404.html;

    # redirect server error pages to the static page /50x.html
    #
    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }

    # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
    #}

    # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    root           html;
    #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
    #    fastcgi_index  index.php;
    #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
    #    include        fastcgi_params;
    #}

    # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
    # concurs with nginx's one
    #
    #location ~ /\.ht {
    #    deny  all;
    #}
}

重启nginx

[root@localhost ~]# nginx -t   #检查语法
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@localhost ~]# systemctl reload nginx #平滑升级

访问链接查看内容

扩展知识（通过nginx获取服务器中的文件）：

[root@localhost ~]#vi /etc/nginx/conf.d/default.conf

location /files/ {
        alias /data/jitao/html/;
        autoindex on;
        autoindex_exact_size off;
        autoindex_localtime on;
    }

# 1. 【大门】
# 当用户在浏览器输入 http://IP/files/ 开头时，Nginx 就会进入这里处理
location /files/ {

    # 2. 【地图映射】(最关键！)
    # alias 意思是“别名”或“替换”。
    # 它的作用是：把 URL 里的 /files/ 替换成服务器硬盘上的这个真实路径。
    #
    # ❗️注意：这里末尾的 / 绝对不能少！
    # 如果少了这个 /，Nginx 会把 /files/txt 拼成 /data/jitao/htmltxt (连在一起了)，导致找不到文件。
    alias /data/jitao/html/;

    # 3. 【展示目录】
    # 当用户只访问文件夹（不访问具体文件）时，是否允许列出里面的文件清单？
    # on 表示允许。这样你就能看到 txt 这个文件名了。
    autoindex on;

    # 4. 【人性化显示大小】
    # off 表示：不要显示精确字节数，而是显示 1KB, 2MB 这种易读的格式。
    autoindex_exact_size off;

    # 5. 【人性化显示时间】
    # on 表示：显示服务器的本地时间，而不是 GMT (格林威治) 时间，方便你对时间。
    autoindex_localtime on;
}

创建目录

[root@localhost ~]#mkdir -p /data/jitao/html && cd /data/jitao/html
[root@localhost ~]#echo 'hello' >> 1.txt
[root@localhost ~]#echo 'world' >> 2.txt
[root@localhost ~]#chmod 755 /data/jitao/html

最后使用浏览器访问http://ip/files,就能够得到这两个文件，可以任意下载。