Nginx正反向代理及负载均衡等功能如何实现

这篇文章将为大家详细讲解有关Nginx正反向代理及负载均衡等功能如何实现，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

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系统环境：

VirtualBox Manager

Centos6.4

nginx1.10.0

IP对应的机器名：

IP 机器名 角色名

10.0.0.139 [elk] client

10.0.0.136 [lvs-master] nginx server

10.0.0.137 [kvm] web server 1

10.0.0.111 [lvs-backup] web server 2

一、正向代理

1.1 环境介绍

1.2 配置介绍

Nginx server:(内网地址：10.0.0.136，外网地址：172.16.27.64)

使用VirtualBox Manager虚拟出双网卡。

[root@lvs-master conf.d]# ifconfig 
eth0   Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:30:56:99 
     inet addr:10.0.0.136 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0 
     inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe30:5699/64 Scope:Link 
     UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 
     RX packets:891978 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:9509 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:1000 
     RX bytes:81841095 (78.0 MiB) TX bytes:13339058 (12.7 MiB) 
 
eth2   Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:55:4C:72 
     inet addr:172.16.27.64 Bcast:172.16.27.255 Mask:255.255.255.0 
     inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe55:4c72/64 Scope:Link 
     UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 
     RX packets:913671 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:22712 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:1000 
     RX bytes:109369858 (104.3 MiB) TX bytes:1903855 (1.8 MiB) 
 
lo    Link encap:Local Loopback 
     inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 
     inet6 addr: ::1/128 Scope:Host 
     UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1 
     RX packets:36222 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:36222 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:0 
     RX bytes:3899937 (3.7 MiB) TX bytes:3899937 (3.7 MiB)

[root@lvs-master conf.d]# cat zxproxy.conf 
server { 
  listen    80;  #监听的端口 
  server_name 10.0.0.136; #server的内容地址，与client需要网络互通 
 
 
  resolver 172.16.5.1;  #DNS，这个是DNS，访问外网 
  location / { 
      proxy_pass http://$http_host$request_uri;  #$http_host和$request_uri是nginx系统变量，不需要替换，保持原样 
        }

Nginx client:

只有一个内网网卡，通过访问Nginx server去访问internet，其实翻墙、肉鸡、之类的俗称就是这个原理。

[root@kvm ~]# ifconfig 
eth0   Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:72:8C:3B 
     inet addr:10.0.0.137 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0 
     inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe72:8c3b/64 Scope:Link 
     UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 
     RX packets:1462448 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:21130 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:1000 
     RX bytes:145119904 (138.3 MiB) TX bytes:2814635 (2.6 MiB) 
 
lo    Link encap:Local Loopback 
     inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 
     inet6 addr: ::1/128 Scope:Host 
     UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1 
     RX packets:60800 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:60800 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:0 
     RX bytes:4831102 (4.6 MiB) TX bytes:4831102 (4.6 MiB) 
 
[root@kvm ~]# wget www.baidu.com 
--2016-06-08 13:02:08-- http://www.baidu.com/ 
正在解析主机 www.baidu.com... 失败：域名解析暂时失败。   #无法访问百度 
wget: 无法解析主机地址 “www.baidu.com” 
 
[root@kvm ~]# export http_proxy=http://10.0.0.136:80 #设定环境变量，指定代理服务器的ip及端口 
 
[root@kvm ~]# wget www.baidu.com   #可以成功访问百度了 
--2016-06-08 13:08:15-- http://www.baidu.com/ 
正在连接 10.0.0.136:80... 已连接。 
已发出 Proxy 请求，正在等待回应... 200 OK 
长度：未指定 [text/html] 
正在保存至: “index.html.1” 
 
  [ <=>                         ] 99,762   --.-K/s  in 0.07s 
 
2016-06-08 13:08:16 (1.36 MB/s) - “index.html.1” 已保存 [99762]

二、反向代理

介绍文章同正向代理

2.1 环境介绍

1.下面来看下测试页面:

[root@kvm ~]# yum install httpd 
[root@kvm ~]# echo "10.0.0.137" > /var/www/html/index.html 
[root@lvs-backup ~]# yum install httpd 
[root@lvs-backup~]# echo "10.0.0.111" > /var/www/html/index.html

2.看下效果：

[root@lvs-backup html]# curl 10.0.0.111 
 
10.0.0.111 
 
[root@lvs-backup html]# curl 10.0.0.137 
 
10.0.0.137 
  
##都成功了，我们进行下一步。

2.2 配置介绍

[root@lvs-master conf.d]# ls     #nginx目录下的配置文件 
zxproxy.conf 
[root@lvs-master conf.d]# cp zxproxy.conf fxproxy.conf #复制一份，之前是正向代理，现在是反向代理 
[root@lvs-master conf.d]# mv zxproxy.conf zxproxy.conf.bak

[root@lvs-master conf.d]# cat fxproxy.conf  
server { 
  listen    80; 
  server_name 10.0.0.136; #根据环境介绍，nginx server ip 
 
  location / { 
      proxy_pass http://10.0.0.137; #被代理的服务器ip 
        } 
 
#proxy_pass: proxy_pass URL 
#默认值：NO 
#使用字段：location，location中的if字段 
#这个参数设置被代理服务器的地址和被映射的URL，地址可以使主机名、域名、IP加端口的模式，如： 
#proxy_pass  http://192.168.1.6:8099/linuxtone/; 
 
[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart #重启加载配置

看下结果：

#先登录到实验环境中的clinet机上，ip如下： 
[root@elk ~]# ifconfig              
eth0   Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:3D:40:40 
     inet addr:10.0.0.139 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0 
     inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe3d:4040/64 Scope:Link 
     UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 
     RX packets:2618345 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:247926 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:1000 
     RX bytes:336182790 (320.6 MiB) TX bytes:35145157 (33.5 MiB) 
 
lo    Link encap:Local Loopback 
     inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 
     inet6 addr: ::1/128 Scope:Host 
     UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1 
     RX packets:177352 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
     TX packets:177352 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
     collisions:0 txqueuelen:0 
     RX bytes:26547640 (25.3 MiB) TX bytes:26547640 (25.3 MiB) 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136  #访问反向代理服务器 
 
10.0.0.137          
 
#我们看到访问代理服务器，结果被转发到了web server1上。 
 
#接下来我们分别看下nginx-server和web-server1的日志： 
nginx-server： 
[root@lvs-master ~]# tail /var/log/nginx/access.log 
10.0.0.139- - [08/Jun/2016:15:35:43 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 26 "-" "curl/7.19.7  
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh3/1.4.2" "-" 
 
web-server： 
[root@kvm httpd]# tail /var/log/httpd/access_log 
10.0.0.136 - - [08/Jun/2016:15:21:12 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7  
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh3/1.4.2" 
 
##我们看到nginx-server上的nginx的日志，显示访问的用户是10.0.0.139也就是我们环境的clinet， 
#而web-server上显示的ip是10.0.0.136，也就是nginx-server。 
#说白了反向代理，对客户来说nginx-server就是真正的服务器，实际上，当用户访问nginx-server的时候，会将请求转发到 
#web-server1上，然后web-server1将请求的结果发给nginx-server，然后由ngin小-server将请求的结果转交给用户。 
 
#在web-server上看到的都是代理的ip，能不能也看到真实用户的ip呢？ 
 
[root@lvs-master conf.d]# cat fxproxy.conf         
server { 
  listen    80; 
  server_name 10.0.0.136;              #根据环境介绍，nginx server ip 
 
  location / { 
      proxy_pass http://10.0.0.137;        #被代理的服务器ip 
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  #多了这行 
         }

[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart 
[root@kvm ~]# tail /var/log/httpd/access_log 
10.0.0.136 - - [08/Jun/2016:16:10:53 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7 
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh3/1.4.2" 
 
#改了之后还是显示的是代理服务器的ip,我们去web-server上修改下配置 
[root@kvm ~]# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf 
LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\"" combined 
LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b" common 
LogFormat "%{Referer}i -> %U" referer 
LogFormat "%{User-agent}i" agent 
 
#修改为：(%h指的的访问的主机，现在改为访问的真实主机ip) 
LogFormat "%{X-Real-IP}i %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\"" combined 
LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b" common 
LogFormat "%{Referer}i -> %U" referer 
LogFormat "%{User-agent}i" agent

[root@kvm ~]# service httpd restart 
停止 httpd：                        [确定] 
正在启动 httpd：                      [确定] 
 
[root@kvm ~]# tail /var/log/httpd/access_log 
10.0.0.136 - - [08/Jun/2016:16:10:53 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7 
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh3/1.4.2" 
10.0.0.139 - - [08/Jun/2016:16:16:01 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7 
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh3/1.4.2" 
#已经变成了真实的访问地址

代理多个web服务器：

[root@lvs-master conf.d]# cat fxproxy.conf 
server { 
  listen    80; 
  server_name 10.0.0.136; 
 
  location / { 
      proxy_pass http://10.0.0.137; 
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; 
        } 
  location /web2 {              #多加个location 
      proxy_pass http://10.0.0.111; 
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;   
        } 
 
[root@lvs-backup ~]# cd /var/www/html/  #进入10.0.0.111这个web-server2 
[root@lvs-backup html]# mkdir web 
[root@lvs-backup html]# echo "10.0.0.111" > index.html 
#我们去client上访问试试： 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136/web2/ 
 
10.0.0.111 
 
#访问成功

三、负载均衡

负载均衡实现的方式有很多，常用的lvs四层负载均衡，nginx是七层负载均衡，可以网上查询相关资料。

3.1 环境介绍

3.2 配置介绍

1.upstream是Nginx的HTTP Upstream模块，这个模块通过一个简单的调度算法来实现客户端IP到后端服务器的负载均衡。在上面的设定中，通过upstream指令指定了一个负载均衡器的名称1.2.3.4。这个名称可以任意指定，在后面需要用到的地方直接调用即可。

2.Nginx的负载均衡模块目前支持4种调度算法，下面进行分别介绍，其中后两项属于第三方调度算法。

• 轮询（默认）。每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端某台服务器宕机，故障系统被自动剔除，使用户访问不受影响。Weight 指定轮询权值，Weight值越大，分配到的访问机率越高，主要用于后端每个服务器性能不均的情况下。

• ip_hash。每个请求按访问IP的hash结果分配，这样来自同一个IP的访客固定访问一个后端服务器，有效解决了动态网页存在的session共享问题。

• fair。这是比上面两个更加智能的负载均衡算法。此种算法可以依据页面大小和加载时间长短智能地进行负载均衡，也就是根据后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。Nginx本身是不支持fair的，如果需要使用这种调度算法，必须下载Nginx的upstream_fair模块。

• url_hash。此方法按访问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，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。Nginx本身是不支持url_hash的，如果需要使用这种调度算法，必须安装Nginx 的hash软件包。

3.upstream 支持的状态参数

在HTTP Upstream模块中，可以通过server指令指定后端服务器的IP地址和端口，同时还可以设定每个后端服务器在负载均衡调度中的状态。常用的状态有：

• down，表示当前的server暂时不参与负载均衡。

• backup，预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。

• max_fails，允许请求失败的次数，默认为1。当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误。

• fail_timeout，在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。max_fails可以和fail_timeout一起使用。

注，当负载调度算法为ip_hash时，后端服务器在负载均衡调度中的状态不能是weight和backup。
我们来看下具体配置：

[root@lvs-master conf.d]# cat ../nginx.conf 
http { 
  include    /etc/nginx/mime.types; 
  default_type application/octet-stream; 
 
  log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' 
           '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 
           '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; 
 
  access_log /var/log/nginx/access.log main; 
 
  sendfile    on; 
  #tcp_nopush   on; 
 
  keepalive_timeout 65; 
 
  #gzip on; 
upstream 1.2.3.4 { 
  server 10.0.0.111:80; 
  server 10.0.0.137:80; 
  } 
  include /etc/nginx/conf.d/*.conf; 
} 
 
[root@lvs-master conf.d]# cat slb.confserver  
{  
location / {  
   proxy_pass http://1.2.3.4; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  
      } 
#注，upstream是定义在server{ }之外的，不能定义在server{ }内部。定义好upstream之后，用proxy_pass引用一下即可。

4.测试结果

[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.111 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.137 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.111 
 
#结果是server1,2交替出现，说明默认是轮询方式的负载均衡。

5.健康检查

一般健康检查都需要搞个keepalived，但nginx也有相应的参数可以设置。

max_fails，允许请求失败的次数，默认为1。当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误。

fail_timeout，在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。max_fails可以和fail_timeout一起使用，进行健康状态检查。

[root@lvs-master conf.d]# cat ../nginx.conf 
http {   
  include    /etc/nginx/mime.types; 
  default_type application/octet-stream; 
 
  log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' 
           '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 
           '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; 
 
  access_log /var/log/nginx/access.log main; 
 
  sendfile    on; 
  #tcp_nopush   on; 
 
  keepalive_timeout 65; 
 
  #gzip on; 
  upstream 1.2.3.4 { 
  server 10.0.0.111:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2; 
  server 10.0.0.137:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2; 
  } 
  include /etc/nginx/conf.d/*.conf; 
  } 
[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart

6.测试下结果

[root@kvm httpd]# service httpd stop #关闭web-server1服务 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.111 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.111 
 
#现在只能访问web-server2了。 
 
[root@kvm httpd]# service httpd start  #打开web-server1服务 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136       
 
10.0.0.111 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.137 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.111 

7.ip_hash的负载均衡

[root@lvs-master conf.d]# cat ../nginx.conf 
upstream 1.2.3.4 { 
  ip_hash; 
  server 10.0.0.111:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2; 
  server 10.0.0.137:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2; 
  } 
[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart 
停止 nginx：                        [确定] 
正在启动 nginx：                      [确定] 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.137 
 
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136 
 
10.0.0.137 
 
#配置这种负载均衡后，>每个请求按访问IP的hash结果分配，这样来自同一个IP的访客固定访问一个后端服务器， 
#有效解决了动态网页存在的session共享问题。（一般电子商务网站用的比较多）

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