Nginx负载均衡策略

原文：Nginx服务器之负载均衡策略（6种）
作者: 左羽

一、关于Nginx的负载均衡

在服务器集群中，Nginx起到一个代理服务器的角色（即反向代理），为了避免单独一个服务器压力过大，将来自用户的请求转发给不同的服务器。详情请查看我的另一篇博客。

二、Nginx负载均衡策略

负载均衡用于从”upstream”模块定义的后端服务器列表中选取一台服务器接受用户的请求。一个最基本的 upstream 模块是这样的模块内的 server 是服务器列表:

# 动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
	server localhost:8080; #tomcat 7.0
	server localhost:8081; #tomcat 8.0
	server localhost:8082; #tomcat 8.5
    server localhost:8083; #tomcat 9.0
}

在 upstream 模块配置完成后，要让指定的访问反向代理到服务器列表：

# 其他页面反向代理到tomcat服务器
localtion ~ 。*$ {
	index index.jsp index.html;
    proxy_pass http://dynamic_zuoyu;
}

这就是最基本的负载均衡实列，但这不足以满足实际需求；目前Nginx服务器的 upstream 模块支持6种方式的分配：

轮询	默认方式
weight	权重方式
ip_hash	依据IP分配方式
least_conn	最少连接方式
fair(第三方)	响应时间方式
url_hash（第三方）	依据URL分配方式
在这里，只详细说明Nginx自带的负载均衡策略，第三方不多描述。

1、轮询

最基本的配置方法，上面的例子就是轮询的方式，它是 upstream 模块默认的负载均衡策略。每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器。

有如下参数：


fail_time	与 max_fails 结合使用
max_fails	设置在fail_timeout参数设置的时间内最大失败次数，如果在这个时间内，所有针对该服务器的请求都失败了，那么认为该服务器会被认为是停机了
fail_time	服务器会被认为停机的时间长度,默认为10s。
backup	标记该服务器为备用服务器。当主服务器停止时，请求会被发送到它这里。
down	标记服务器永久停机了。

注意：

在轮询中，如果服务器的down掉了，会自动剔除该服务器。
缺省配置就是轮询策略。
此策略适合服务器配置相当，无状态且短平快的服务使用。

2、weight

权重方式，在轮询策略的基础上指定轮询的几率。例子如下：

#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
	server localhost:8080   weight=2;  #tomcat 7.0
	server localhost:8081;  #tomcat 8.0
	server localhost:8082   backup;  #tomcat 8.5
	server localhost:8083   max_fails=3 fail_timeout=20s;  #tomcat 9.0
}

在该例子中，weight 参数用于指定轮询几率，weight 的默认值为1；weight的数值与访问比率成正比，比如Tomcat7.0被访问的几率为其他服务器的两倍。

注意：

权重越高分配到需要处理的请求元多。
此策略可以与least_conn和ip_hash 结合使用。
此策略比较适合服务器硬件配置差别比较大的情况。

3、ip_hash

指定负载均衡器按照级域客户端IP的分配方式，这个方法确保了相同的客户端的请求一直发送到相同的服务器，以保证session会话。这样每个访客都固定访问一个后端服务器，可以解决session不能跨服器的问题。

#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
	ip_hash;    #保证每个访客固定访问一个后端服务器
	server localhost:8080   weight=2;  #tomcat 7.0
	server localhost:8081;  #tomcat 8.0
	server localhost:8082;  #tomcat 8.5
	server localhost:8083   max_fails=3 fail_timeout=20s;  #tomcat 9.0
}

注意:

在nginx版本1.3.1之前，不能在ip_hash中使用权重(weight)。
ip_hash不饿能与backup同时使用。
此策略适合有状态服务，比如session。
当有服务器需要剔除，必须手动down掉。

4、least_conn

把请求转发给连接数较少的后端服务器。轮询算法是把请求评菌的转发给各个后端，使它们的负载大致相同；但是，有些请求占用的时间很长，会导致其所在的后端负载较高。这种情况下，least_conn这种方式就可以达到更好的负载均衡效果。

#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
	least_conn;    #把请求转发给连接数较少的后端服务器
	server localhost:8080   weight=2;  #tomcat 7.0
	server localhost:8081;  #tomcat 8.0
	server localhost:8082 backup;  #tomcat 8.5
	server localhost:8083   max_fails=3 fail_timeout=20s;  #tomcat 9.0
}

注意：

此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成的服务器过载的情况。

5、第三方策略

第三方的负载均衡策略的实现需要安装第三方插件。

① fair

按照服务器端的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
	server localhost:8080;  #tomcat 7.0
	server localhost:8081;  #tomcat 8.0
	server localhost:8082;  #tomcat 8.5
	server localhost:8083;  #tomcat 9.0
	fair;    #实现响应时间短的优先分配
    }

② url_hash

按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，要配合缓存命中来使用。同一个资源多此请求，可能会达到不同的服务器上，导致不必要的多此下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费。而使用url_hash，可以使得同一个url(也就是同一个资源请求)会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再次收到请求，就可以从缓存中读取。

#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
	hash $request_uri;    #实现每个url定向到同一个后端服务器
	server localhost:8080;  #tomcat 7.0
	server localhost:8081;  #tomcat 8.0
	server localhost:8082;  #tomcat 8.5
	server localhost:8083;  #tomcat 9.0
}

三、总结

以上便是6种负载均衡策略的实现方式，其中除了轮询和轮询权重外，都是Nginx根据不同的算法实现的。在实际运用中，需要更具不同的场景选择性运用，大都是多种策略结合使用以达到实际需求。