伺服器負載均衡原理及實現

原文：https://blog.csdn.net/Gy__My/article/details/78790280

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背景：當系統面臨大量使用者訪問，負載過高的時候，通常會使用增加伺服器數量來進行橫向擴充套件，使用叢集和負載均衡提高整個系統的處理能力。

在此先感謝兩位作者：
1.作者：知乎使用者
連結：https://www.zhihu.com/question/22610352/answer/138542422
來源：知乎
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2.作者：GiraffeLin
連結：https://www.douban.com/note/325866291/?type=like
來源：豆瓣
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而我們討論的負載均衡一般分為兩種，一種是基於DNS，另一種基於IP報文。更詳細的在這裡就不說了。

下面給出幾種負載均衡的原理圖，也是我從網上扒的。
1.HTTP重定向

2.DNS負載均衡

3.反向代理負載均衡

4. IP負載均衡

   
   
   

   IP負載均衡

5.直接路由

這是我在網上查到的幾種負載均衡原理圖，還是挺直觀的。下面說具體實現，也為了以後自己可以方便查閱

測試環境
由於沒有伺服器，所以本次測試直接host指定域名，然後在VMware裡安裝了三臺CentOS。
測試域名 ：a.com
A伺服器IP ：192.168.5.149 （主）
B伺服器IP ：192.168.5.27
C伺服器IP ：192.168.5.126
部署思路
A伺服器做為主伺服器，域名直接解析到A伺服器（192.168.5.149）上，由A伺服器負載均衡到B伺服器（192.168.5.27）與C伺服器（192.168.5.126）上。

域名解析
由於不是真實環境，域名就隨便使用一個a.com用作測試，所以a.com的解析只能在hosts檔案設定。
開啟：C:WindowsSystem32driversetchosts
在末尾新增
192.168.5.149 a.com
儲存退出，然後啟動命令模式ping下看看是否已設定成功

從截圖上看已成功將a.com解析到192.168.5.149IP
A伺服器nginx.conf設定
開啟nginx.conf，檔案位置在nginx安裝目錄的conf目錄下。
在http段加入以下程式碼

upstream a.com { 
server 192.168.5.126:80; 
server 192.168.5.27:80; 
}

server{ 
listen 80; 
server_name a.com; 
location / { 
proxy_pass http://a.com; 
proxy_set_header Host host;proxysetheaderX−Real−IPhost;proxysetheaderX−Real−IPremote_addr; 
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; 
} 
} 

儲存重啟nginx
B、C伺服器nginx.conf設定
開啟nginx.confi，在http段加入以下程式碼

server{ 
listen 80; 
server_name a.com; 
index index.html; 
root /data0/htdocs/www; 
} 

儲存重啟nginx
測試
當訪問a.com的時候，為了區分是轉向哪臺伺服器處理我分別在B、C伺服器下寫一個不同內容的index.html檔案，以作區分。
開啟瀏覽器訪問a.com結果，重新整理會發現所有的請求均分別被主伺服器（192.168.5.149）分配到B伺服器（192.168.5.27）與C伺服器（192.168.5.126）上，實現了負載均衡效果。
B伺服器處理頁面

C伺服器處理頁面

假如其中一臺伺服器當機會怎樣？
當某臺伺服器當機了，是否會影響訪問呢？
我們先來看看例項，根據以上例子，假設C伺服器192.168.5.126這臺機子當機了（由於無法模擬當機，所以我就把C伺服器關機）然後再來訪問看看。
訪問結果：

我們發現，雖然C伺服器（192.168.5.126）當機了，但不影響網站訪問。這樣，就不會擔心在負載均衡模式下因為某臺機子當機而拖累整個站點了。
如果b.com也要設定負載均衡怎麼辦？
很簡單，跟a.com設定一樣。如下：
假設b.com的主伺服器IP是192.168.5.149，負載均衡到192.168.5.150和192.168.5.151機器上
現將域名b.com解析到192.168.5.149IP上。
在主伺服器(192.168.5.149)的nginx.conf加入以下程式碼：

upstream b.com { 
server 192.168.5.150:80; 
server 192.168.5.151:80; 
}

server{ 
listen 80; 
server_name b.com; 
location / { 
proxy_pass http://b.com; 
proxy_set_header Host host;proxysetheaderX−Real−IPhost;proxysetheaderX−Real−IPremote_addr; 
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; 
} 
} 

儲存重啟nginx
在192.168.5.150與192.168.5.151機器上設定nginx，開啟nginx.conf在末尾新增以下程式碼：

server{ 
listen 80; 
server_name b.com; 
index index.html; 
root /data0/htdocs/www; 
} 

儲存重啟nginx
完成以後步驟後即可實現b.com的負載均衡配置。
主伺服器不能提供服務嗎？
以上例子中，我們都是應用到了主伺服器負載均衡到其它伺服器上，那麼主伺服器本身能不能也加在伺服器列表中，這樣就不會白白浪費拿一臺伺服器純當做轉發功能，而是也參與到提供服務中來。
如以上案例三臺伺服器：
A伺服器IP ：192.168.5.149 （主）
B伺服器IP ：192.168.5.27
C伺服器IP ：192.168.5.126
我們把域名解析到A伺服器，然後由A伺服器轉發到B伺服器與C伺服器，那麼A伺服器只做一個轉發功能，現在我們讓A伺服器也提供站點服務。
我們先來分析一下，如果新增主伺服器到upstream中，那麼可能會有以下兩種情況發生：
1、主伺服器轉發到了其它IP上，其它IP伺服器正常處理；
2、主伺服器轉發到了自己IP上，然後又進到主伺服器分配IP那裡，假如一直分配到本機，則會造成一個死迴圈。
怎麼解決這個問題呢？因為80埠已經用來監聽負載均衡的處理，那麼本伺服器上就不能再使用80埠來處理a.com的訪問請求，得用一個新的。於是我們把主伺服器的nginx.conf加入以下一段程式碼：

server{ 
listen 8080; 
server_name a.com; 
index index.html; 
root /data0/htdocs/www; 
}

重啟nginx，在瀏覽器輸入a.com:8080試試看能不能訪問。結果可以正常訪問
既然能正常訪問，那麼我們就可以把主伺服器新增到upstream中，但是埠要改一下，如下程式碼：

upstream a.com { 
server 192.168.5.126:80; 
server 192.168.5.27:80; 
server 127.0.0.1:8080; 
} 

由於這裡可以新增主伺服器IP192.168.5.149或者127.0.0.1均可以，都表示訪問自己。
重啟Nginx，然後再來訪問a.com看看會不會分配到主伺服器上。

主伺服器也能正常加入服務了。
最後
一、負載均衡不是nginx獨有，著名鼎鼎的apache也有，但效能可能不如nginx。
二、多臺伺服器提供服務，但域名只解析到主伺服器，而真正的伺服器IP不會被ping下即可獲得，增加一定安全性。

三、upstream裡的IP不一定是內網，外網IP也可以。不過經典的案例是，區域網中某臺IP暴露在外網下，域名直接解析到此IP。然後又這臺主伺服器轉發到內網伺服器IP中。
四、某臺伺服器當機、不會影響網站正常執行，Nginx不會把請求轉發到已當機的IP上

最後推薦一本書：《構建高效能Web站點》，裡面有很多醍醐灌頂的東西。

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