上一個章節，我們學習了負載均衡的理論知識，那么是不是把應用部署多套，前面掛一個負載均衡的軟體或硬體就可以應對高并發了？其實還有很多問題需要考慮，比如：

1. 當一臺服務器掛掉，請求如何轉發到其他正常的服務器上？
2. 掛掉的服務器，怎么才能不再訪問？
3. 如何保證負載均衡的高可用性？

等等等等...

讓我們帶著這些問題，實戰學習一下 Nginx 的配置和使用，

1. 前置概念

在正式介紹 Nginx 之前，首先讓我們先了解一下概念，

1. 中間件

干 IT 太累了，我準備辭職開了個燒烤攤，賣羊肉串；

賣羊肉串首先就得有羊肉，于是我就聯系了很多養殖場，我又是一個比較負責任的人，為了保證羊肉的質量，我就去考察了一家又一家養殖場，同時我也是個“小氣”的人，所以我考察程序中，和對方談判、比價，最終選了一個養殖場作為我的羊肉供應商，為我提供羊肉，

經營了一陣子，這個養殖場提供的羊肉質量沒有以前好了，那么我就重新考察、談判、比價，如此反復，我投入了大量的時間和精力，

于是我找到了一個信得過的代理公司，約定要羊肉的質量和數量，談好價錢，以后我只找代理商拿貨，具體代理商找的哪家養殖場我不去過問，甚至代理商可以送貨上門，

在這個例子里面，賣燒烤就是業務，我的燒烤攤是業務端，養殖場是底層，而 這個信得過的代理公司，就是中間件，

2. 正向代理和反向代理

正向代理：我住在北京，但是想回老家買套房，但是我沒辦法親自回老家考察，于是我就派我的管家回老家考察；管家就是正向代理服務器；正向代理服務器代表了客戶端，在正向代理的程序中，服務端只和代理服務器打交道（房東只和我的管家談），并不知道真正的客戶端是誰，

正向代理

反向代理：我住在北京，但是想回老家買套房，但是我沒辦法親自回老家考察，于是我打個電話聯系了老家的房屋中介去辦這件事兒；房屋中介就是反向代理；這里的反向代理，代表的是房東，在反向代理的程序中，客戶端只和反向代理服務器打交道，并不知道真正的服務端是誰，

反向代理

當然，我的管家也可以聯系我老家的房屋中介，那么架構圖就會變成：

2. Nginx 的概念

了解完上面的幾個概念，那么 Nginx 的概念理解起來就簡單很多了：

Nginx 就是一個開源的、高性能的、可靠的 Http 中間件； 它經常被用作 Http 代理、反向代理、負載均衡等等，當然它也能做正向代理，但是實際很少有這么用的，

3. 最簡單的 Nginx 使用示例

本章節專案的代碼：chapter3

Step 1. 部署多套環境

我們將章節 1 中的專案 chapter1 復制出來一份，改名為 chapter3，表示是第 3 章節的專案，同時修改：

1. pom.xml 中的 artifactId 修改為 chapter3
2. application.yml 中的 server.port 修改成 8089

這樣我們分別啟動 chapter1 和 chapter3，這樣就相當于把相同的專案部署了兩套，埠分別是 8088 和 8089 ，

Step 2. 下載 Nginx

我們可以在 Nginx 的官網下載我們所需的版本，因為我使用 windows 環境開發，所以我在這里就選擇了 nginx/Windows-1.14.2 這個版本，

下載完成解壓縮，不需要額外的安裝，可以直接使用，

Step 3. 配置 Nginx

進入 nginx-1.14.2\conf 目錄下，用文本編輯器打開 nginx.conf，對組態檔進行如下修改：

1. 在 http 中增加 upstream，并配置兩臺環境的地址；
2. 在 http.server.location 中增加 proxy_pass 的配置；

http {
    ...

    #增加 upstream 的配置，其中 myserver 是自己起的名字
    upstream myserver{
	     server 127.0.0.1:8088;  #有幾套環境，就配置幾條
	     server 127.0.0.1:8089;
    }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass  http://myserver; #增加，其中 http://myserver 的 myserver 要和上文對應
        }

      }
    }
    ...
}

完整組態檔請參考：nginx.conf

Step 4. 啟動 Nginx

我們可以直接雙擊 nginx-1.14.2 目錄下的 nginx.exe 啟動；也可以通過 cmd 命令打開控制臺，進入 nginx-1.14.2 目錄執行如下命令啟動 Nginx：

start nginx //啟動 Nginx ；啟動后可能一閃而過，我們可以看一下任務管理器是否有名字叫做 nginx.exe 的行程

nginx.exe -s stop //停止 Nginx
nginx.exe -s quit //停止 Nginx

nginx-start

Step 5. 測驗 Nginx

讓我們測驗一下 Nginx 是否配置并啟動成功，打開瀏覽器輸入：

http://127.0.0.1/queryAdmin

注意這里并沒有加埠號，是因為 url 中沒有埠號的時候表示埠號為 80，而我們 Nginx 的組態檔中，監聽的正是 80 埠 (listen 80)；我們可以在瀏覽器中看到服務回傳的結果：

User : Admin

這就說明 Nginx 已經轉發了我們的請求到了服務端，并正確回傳，那么負載均衡是如何體現的呢？讓我們多重繪幾次瀏覽器，然后看看后臺日志：

console

我前后一共呼叫了 5 次服務，可以看到兩個服務端分別接收到了 2 次和 3 次請求，負載均衡達到了效果，

4. Nginx 常見的路由策略

1. 輪詢法

最簡單的輪詢法，多余的配置不需要增加，

upstream myserver{
   server 127.0.0.1:8088;  # 有幾套環境，就配置幾條
   server 127.0.0.1:8089;
}

2. 源地址哈希法

使用 ip_hash 關鍵字，每一個請求，都按 hash(IP) 的結果決定訪問哪臺服務器；

upstream myserver{
   ip_hash; # hash(IP)
   server 127.0.0.1:8088;  # 有幾套環境，就配置幾條
   server 127.0.0.1:8089;
}

如果我們本地測驗，多次訪問介面，可以發現請求永遠落到同一個服務上，因為本地 IP 一直沒有改變，

console_ip

3. 加權輪詢法

使用 weight 關鍵字，設定每臺服務器的權重；

upstream myserver{
   server 127.0.0.1:8088 weight=1;  # 20% 請求會發給8088
   server 127.0.0.1:8089 weight=4;
}

console_weight

4. 最小連接數法

根據每個服務器節點的連接數，動態地選擇當前連接數最少的服務器轉發請求；

upstream myserver{
   least_conn;
   server 127.0.0.1:8088;
   server 127.0.0.1:8089;
}

5. 最快回應速度法

根據每個服務器節點的回應時間（請求的往返延遲），動態地選擇當前回應速度最快的服務器轉發請求；需要額外安裝 nginx-upstream-fair 模塊，

upstream myserver{
   fair; # 額外安裝 nginx-upstream-fair 模塊
   server 127.0.0.1:8088;
   server 127.0.0.1:8089;
}

6. URL 哈希演算法

對 URL 進行 Hash 運算，根據結果來分配請求，這樣每個 URL 都可以訪問到同一個服務端；當服務端有快取的時候，比較有效，

upstream myserver{
   hash $request_uri;
   server 127.0.0.1:8088;  # 有幾套環境，就配置幾條
   server 127.0.0.1:8089;
}

也可以安裝第三方模塊，比如我們要使用 URL 一致性哈希演算法，那么我們可以安裝 ngx_http_upstream_consistent_hash 模塊，

upstream myserver{
   consistent_hash $request_uri;
   server 127.0.0.1:8088;
   server 127.0.0.1:8089;
}

參考資料：Upstream Consistent Hash

5. Nginx 常用功能

5.1 請求失敗重試

當一臺服務器掛掉，請求如何轉發到其他正常的服務器上？

我們可以先做個試驗，就是關閉 8089 埠的服務，只保留 8088 埠的服務，然后呼叫幾次介面，如果其中一次呼叫長時間不回傳（瀏覽器訪問狀態圖示一直在打轉），表示本次請求發送到了 8089 埠，那么讓我們等待一段時間...大約一分鐘之后，8080 埠服務的后臺日志，列印出來日志，呼叫端接收到了回傳，這說明：

Nginx 默認有失敗重試機制；
默認的超時時間為 60s ，

console-one-down

這里的超時時間是可以修改的，需要在 http.server.location 中增加如下配置：

location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass  http://myserver;
            proxy_connect_timeout 5; # 連接超時時間
            proxy_send_timeout 5; # 發送資料給后端服務器的超時時間
            proxy_read_timeout 5; # 后端服務器的相應時間
            #proxy_next_upstream off; # 是否要關閉重試機制
        }

完整組態檔請參考：設定超時重試時間5秒-nginx.conf

不過這里要注意一點，如果設定了服務器相應超時時間(比如設定了 10s )，萬一應用的業務處理時間比較慢(業務處理花費了 15s )，那么會導致 Nginx 超時重試，那么可能會造成重復處理，

5.2 后端服務器節點健康狀態檢查

如果掛掉一臺服務器，路由到這臺服務器請求每次都要等到超時時間過去，才能發起重試，如果 Nginx 不再把請求發送給掛掉的服務器，那就省事多了；

這就叫做“后端服務器節點健康狀態檢查”，

如果不安裝第三方模塊，可以做如下配置完成“后端服務器節點健康狀態檢查”：

1. 設定超時時間：

location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass  http://myserver;
            proxy_connect_timeout 5; # 連接超時時間
            proxy_send_timeout 5; # 發送資料給后端服務器的超時時間
            proxy_read_timeout 5; # 后端服務器的相應時間
            #proxy_next_upstream off; # 是否要關閉重試機制
        }

2. 設定嘗試重試的次數：

upstream myserver{
  	server 127.0.0.1:8088 max_fails=1 fail_timeout=100s;
  	server 127.0.0.1:8089 max_fails=1 fail_timeout=100s;
}

其中 max_fails 表示最多失敗次數，fail_timeout 表示在一個時間段內，服務器不會再次嘗試訪問；上面的配置表示在 100s 內，只要超時失敗 1 次，就不再訪問該服務器，

完整組態檔請參考：設定超時重試時間5s-失敗1次100秒之內不再訪問-nginx.conf

除此之外，我們還可以安裝第三方模塊來實作“后端服務器節點健康狀態檢查”：

nginx_upstream_check_module
ngx_http_healthcheck_module

5.3 Nginx 的高可用

以為使用 Nginx ，部署了多臺應用服務器，可以保證應用服務器的高可用（掛掉一臺，還有其他服務器可以用）；

但是如何保證負載均衡的高可用性？也就是萬一 Nginx 掛了怎么辦？

Nginx 同樣也需要部署多臺，架構大概是這個樣子的：

nginx-master-backups

現在應用比較廣泛的是利用 keepalived 實作 Nignx 的高可用：
nginx-keeplived-1
nginx-keeplived-2

5.4 其他

除了以上的常見功能，強大的 Nginx 還可以：

限制 IP 訪問頻率和帶寬占用；
快取靜態資源；
檔案壓縮；
TCP 負載；
防盜鏈；
等等等等...

總結

我們現在的架構已經變成了：

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標籤：Java

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