Nginx服務器之負載均衡策略（6種）

一、關於Nginx的負載均衡

　　在服務器集羣中，Nginx起到一個代理服務器的角色（即反向代理），爲了避免單獨一個服務器壓力過大，將來自用戶的請求轉發給不同的服務器。

二、Nginx負載均衡策略

　　負載均衡用於從“upstream”模塊定義的後端服務器列表中選取一臺服務器接受用戶的請求。一個最基本的upstream模塊是這樣的，模塊內的server是服務器列表：

    #動態服務器組
    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模塊配置完成後，要讓指定的訪問反向代理到服務器列表：

        #其他頁面反向代理到tomcat容器
        location ~ .*$ {
            index index.jsp index.html;
            proxy_pass http://dynamic_zuoyu;
        }

　　這就是最基本的負載均衡實例，但這不足以滿足實際需求；目前Nginx服務器的upstream模塊支持6種方式的分配：

負載均衡策略

輪詢	默認方式
weight	權重方式
ip_hash	依據ip分配方式
least_conn	最少連接方式
fair（第三方）	響應時間方式
url_hash（第三方）	依據URL分配方式

　　在這裏，只詳細說明Nginx自帶的負載均衡策略，第三方不多描述。

1、輪詢

　　最基本的配置方法，上面的例子就是輪詢的方式，它是upstream模塊默認的負載均衡默認策略。每個請求會按時間順序逐一分配到不同的後端服務器。

　　有如下參數：

fail_timeout	與max_fails結合使用。
max_fails	設置在fail_timeout參數設置的時間內最大失敗次數，如果在這個時間內，所有針對該服務器的請求都失敗了，那麼認爲該服務器會被認爲是停機了，
fail_time	服務器會被認爲停機的時間長度,默認爲10s。
backup	標記該服務器爲備用服務器。當主服務器停止時，請求會被髮送到它這裏。
down	標記服務器永久停機了。

　　注意：

• 在輪詢中，如果服務器down掉了，會自動剔除該服務器。
• 缺省配置就是輪詢策略。
• 此策略適合服務器配置相當，無狀態且短平快的服務使用。

2、weight

　　權重方式，在輪詢策略的基礎上指定輪詢的機率。例子如下：

    #動態服務器組
    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
    }

　　在該例子中，weight參數用於指定輪詢機率，weight的默認值爲1,；weight的數值與訪問比率成正比，比如Tomcat 7.0被訪問的機率爲其他服務器的兩倍。

　　注意：

• 權重越高分配到需要處理的請求越多。
• 此策略可以與least_conn和ip_hash結合使用。
• 此策略比較適合服務器的硬件配置差別比較大的情況。

3、ip_hash

　　指定負載均衡器按照基於客戶端IP的分配方式，這個方法確保了相同的客戶端的請求一直髮送到相同的服務器，以保證session會話。這樣每個訪客都固定訪問一個後端服務器，可以解決session不能跨服務器的問題。

#動態服務器組
    upstream dynamic_zuoyu {
        ip_hash;    #保證每個訪客固定訪問一個後端服務器
        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中使用權重（weight）。
• ip_hash不能與backup同時使用。
• 此策略適合有狀態服務，比如session。
• 當有服務器需要剔除，必須手動down掉。

4、least_conn

　　把請求轉發給連接數較少的後端服務器。輪詢算法是把請求平均的轉發給各個後端，使它們的負載大致相同；但是，有些請求佔用的時間很長，會導致其所在的後端負載較高。這種情況下，least_conn這種方式就可以達到更好的負載均衡效果。

    #動態服務器組
    upstream dynamic_zuoyu {
        least_conn;    #把請求轉發給連接數較少的後端服務器
        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：

• 此負載均衡策略適合請求處理時間長短不一造成服務器過載的情況。

5、第三方策略

　　第三方的負載均衡策略的實現需要安裝第三方插件。

①fair

　　按照服務器端的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配。

    #動態服務器組
    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;    #實現響應時間短的優先分配
    }

②url_hash

　　按訪問url的hash結果來分配請求，使每個url定向到同一個後端服務器，要配合緩存命中來使用。同一個資源多次請求，可能會到達不同的服務器上，導致不必要的多次下載，緩存命中率不高，以及一些資源時間的浪費。而使用url_hash，可以使得同一個url（也就是同一個資源請求）會到達同一臺服務器，一旦緩存住了資源，再此收到請求，就可以從緩存中讀取。　

    #動態服務器組
    upstream dynamic_zuoyu {
        hash $request_uri;    #實現每個url定向到同一個後端服務器
        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、總結

　　以上便是6種負載均衡策略的實現方式，其中除了輪詢和輪詢權重外，都是Nginx根據不同的算法實現的。在實際運用中，需要根據不同的場景選擇性運用，大都是多種策略結合使用以達到實際需求。