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Nginx Tomcat負載均衡動靜分離原理解析

瀏覽：503日期：2023-03-13 15:37:29

nginx實現負載均衡原理

Nginx實現負載均衡是通過反向代理實現

反向代理（Reverse Proxy）是指以代理服務器（例：Nginx）來接受 internet 上的連接請求，然后將請求轉發給內部網絡上的服務器（例：Tomcat），并將從服務器上得到的結果返回給 internet 上請求連接的客戶端，此時代理服務器（例：Nginx）對外就表現為一個反向代理服務器。

我們從客戶端的視野來看，實際上客戶端并不知道真實的服務提供者是哪臺服務器，它只知道它請求了反向代理服務器。因此反向代理這種方式又對外隱藏了真實服務器的地址，從一定程度上降低了安全隱患。

nginx動靜分離原理

服務端接收來自客戶端的請求中，既有靜態資源也有動態資源，靜態資源由 Nginx 提供服務，動態資源由 Nginx 轉發至后端。

nginx靜態處理優勢

Nginx 處理靜態頁面的效率遠高于 Tomcat 的處理能力
若 Tomcat 的請求量為1000次，則 Nginx 的請求量為6000次
Tomcat 每秒的吞吐量為0.6M，Nginx 的每秒吞吐量為3.6M
Nginx 處理靜態資源的能力是 Tomcat 處理的6倍

nginx+tomcat動靜分離、負載均衡配置

1.準備三臺服務器，nginx作為負載均衡器，tomcat作為應用服務器

Nginx 服務器：192.168.136.30:80Tomcat服務器1：192.168.136.20:8080Tomcat服務器2：192.168.136.40:8080  192.168.136.40:8081

2.部署nginx負載均衡器

systemctl stop firewalldsetenforce 0yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ makeuseradd -M -s /sbin/nologin nginx   #創建nginx用戶不可登錄家目錄

將壓縮包傳到opt目錄下

cd /opttar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/cd nginx-1.12.0/./configure \--prefix=/usr/local/nginx \--user=nginx \--group=nginx \--with-file-aio \	#啟用文件修改支持--with-http_stub_status_module \		#啟用狀態統計--with-http_gzip_static_module \		#啟用 gzip靜態壓縮--with-http_flv_module \			#啟用 flv模塊，提供對 flv 視頻的偽流支持--with-http_ssl_module				#啟用 SSL模塊，提供SSL加密功能----------------------------------------------------------------------------------------------------------./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-file-aio --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module

make && make installln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/vim /lib/systemd/system/nginx.service[Unit]Description=nginxAfter=network.target[Service]Type=forkingPIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pidExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginxExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPIDExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPIDPrivateTmp=true[Install]WantedBy=multi-user.targetchmod 754 /lib/systemd/system/nginx.servicesystemctl start nginx.servicesystemctl enable nginx.service

3.部署兩臺tomcat應用服務器

將所需軟件包傳到opt目錄下

tomcat1：

systemctl stop firewalldsetenforce 0tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/vim /etc/profile.d/java.shexport JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jreexport CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/libexport PATH=${JAVA_HOME}/bin:${JRE_HOME}/bin:$PATHsource /etc/profile.d/java.shtar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gzmv /opt/apache-tomcat-8.5.16/ /usr/local/tomcat/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/bin/startup.shnetstat -ntap | grep 8080

tomcat2：

cd /optrpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm java -versionsystemctl stop firewalldsystemctl disable firewalldsetenforce 0tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gzmkdir /usr/local/tomcatmv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat/tomcat1cp -a /usr/local/tomcat/tomcat1 /usr/local/tomcat/tomcat2vim /etc/profile.d/tomcat.sh#tomcat1export CATALINA_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1export CATALINA_BASE1=/usr/local/tomcat/tomcat1export TOMCAT_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1#tomcat2export CATALINA_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2export CATALINA_BASE2=/usr/local/tomcat/tomcat2export TOMCAT_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2------------------------------source /etc/profile.d/tomcat.shvim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">		#22行，修改Server prot，默認為8005 -> 修改為8006<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"		#69行，修改Connector port，HTTP/1.1  默認為8080 -> 修改為8081<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />	#116行，修改Connector port AJP/1.3，默認為8009 -> 修改為8010------------------------------第一個連接器默認監聽8080端口，負責建立HTTP連接。在通過瀏覽器訪問Tomcat服務器的Web應用時，使用的就是這個連接器。第二個連接器默認監聽8009端口，負責和其他的HTTP服務器建立連接。在把Tomcat與其他HTTP服務器集成時，就需要用到這個連接器。------------------------------vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh #------------------------------# Start Script for the CATALINA Server#------------------------------##添加以下內容export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh#------------------------------# Stop script for the CATALINA Server#------------------------------export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh #------------------------------# Start Script for the CATALINA Server#------------------------------export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh#------------------------------# Stop script for the CATALINA Server#------------------------------export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh netstat -natp | grep java

tomcat1

tomcat2

4.動靜分離配置

（1）Tomcat1 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/testvim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%><html><head><title>JSP test1 page</title>   #指定為 test1 頁面</head><body><% out.println("動態頁面 1,http://www.test1.com");%></body></html>vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml#由于主機名 name 配置都為 localhost，需要刪除前面的 HOST 配置<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">	</Context></Host>/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/bin/startup.sh

（2）Tomcat2 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/testvim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%><html><head><title>JSP test2 page</title>   #指定為 test2 頁面</head><body><% out.println("動態頁面 2,http://www.test2.com");%></body></html>vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml#刪除前面的 HOST 配置<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">	<Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" /></Host>/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%><html><head><title>JSP test3 page</title>   #指定為 test3 頁面</head><body><% out.println("動態頁面 3,http://www.test3.com");%></body></html>vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml#刪除前面的 HOST 配置<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">	<Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" /></Host>/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

（3）Nginx server 配置

#準備靜態頁面和靜態圖片echo "<html><body><h1>這是靜態頁面</h1></body></html>" > /usr/local/nginx/html/index.htmlmkdir /usr/local/nginx/html/imgcp /opt/game.jpg /usr/local/nginx/html/imgvim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf......http {......	#gzip on;	#配置負載均衡的服務器列表，weight參數表示權重，權重越高，被分配到的概率越大	upstream tomcat_server {		server 192.168.136.20:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8081 weight=1;	}	server {		listen 80;		server_name www.t2.com;		charset utf-8;		#access_log logs/host.access.log main;		#配置Nginx處理動態頁面請求，將 .jsp文件請求轉發到Tomcat 服務器處理		location ~ .*\.jsp$ {			proxy_pass http://tomcat_server;#設置后端的Web服務器可以獲取遠程客戶端的真實IP##設定后端的Web服務器接收到的請求訪問的主機名（域名或IP、端口），默認HOST的值為proxy_pass指令設置的主機名。如果反向代理服務器不重寫該請求頭的話，那么后端真實服務器在處理時會認為所有的請求都來自反向代理服務器，如果后端有防攻擊策略的話，那么機器就被封掉了。			proxy_set_header HOST $host;##把$remote_addr賦值給X-Real-IP，來獲取源IP			proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;##在nginx 作為代理服務器時，設置的IP列表，會把經過的機器ip，代理機器ip都記錄下來			proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;		}		#配置Nginx處理靜態圖片請求		location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {			root /usr/local/nginx/html/img;			expires 10d;		}		location / {			root html;			index index.html index.htm;		}......	}......}systemctl restart nginx

5.測試效果

測試靜態頁面效果

瀏覽器訪問 http://192.168.136.30/

瀏覽器訪問 http://192.168.136.30/game.jpg

測試負載均衡效果，不斷刷新瀏覽器測試

瀏覽器訪問 http://192.168.136.30/index.jsp

nginx負載均衡中4層代理和7層代理

4層代理和7層代理

這里的層是OSI 7層網絡模型，OSI 模型是從上往下的，越底層越接近硬件，越往上越接近軟件，這七層模型分別是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

4層是指傳輸層的 tcp / udp 。 7層是指應用層，通常是http 。

代理原理

4層用的是NAT技術。NAT英文全稱是“Network Address Translation”，中文意思是“網絡地址轉換”，請求進來的時候，nginx修改數據包里面的目標和源IP和端口，然后把數據包發向目標服務器，服務器處理完成后，nginx再做一次修改，返回給請求的客戶端。

7層代理：需要讀取并解析http請求內容，然后根據具體內容(url,參數，cookie,請求頭)然后轉發到相應的服務器，轉發的過程是：建立和目標機器的連接，然后轉發請求，收到響應數據在轉發給請求客戶端。

優缺點對比

性能：理論上4層要比7層快，因為7層代理需要解析數據包的具體內容，需要消耗額外的cpu。但nginx具體強大的網絡并發處理能力，對于一些慢連接，nginx可以先將網絡請求數據緩沖完了一次性轉發給上游server,這樣對于上游網絡并發處理能力弱的服務器(比如tomcat)，這樣對tomcat來說就是慢連接變成快連接(nginx到tomcat基本上都是可靠內網),從而節省網絡數據緩沖時間，提供并發性能。

靈活性：由于4層代理用的是NAT，所以nginx不知道請求的具體內容，所以nginx啥也干不了。用7層代理，可以根據請求內容(url,參數，cookie,請求頭)做很多事情，比如：

a:動態代理：不同的url轉發到不同服務器。

b.風控：屏蔽外網IP請求某些敏感url；根據參數屏蔽某些刷單用戶。

c.審計：在nginx層記錄請求日志。

nginx支持的代理類型

反向代理代理服務端 7層反向代理 4層反向代理正向代理代理客戶端代理緩存

nginx負載均衡模式

●rr 負載均衡模式：
每個請求按時間順序逐一分配到不同的后端服務器，如果超過了最大失敗次數后（max_fails，默認1），在失效時間內(fail_timeout，默認10秒)，該節點失效權重變為0，超過失效時間后，則恢復正常，或者全部節點都為down后，那么將所有節點都恢復為有效繼續探測，一般來說rr可以根據權重來進行均勻分配。

●least_conn 最少連接：
優先將客戶端請求調度到當前連接最少的服務器。

●ip_hash 負載均衡模式：
每個請求按訪問ip的hash結果分配，這樣每個訪客固定訪問一個后端服務器，可以解決session的問題，但是ip_hash會造成負載不均，有的服務請求接受多，有的服務請求接受少，所以不建議采用ip_hash模式，session 共享問題可用后端服務的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash（使用后端服務器自身通過相關機制保持session同步）。

●fair（第三方）負載均衡模式：
按后端服務器的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配。

●url_hash（第三方）負載均衡模式：
基于用戶請求的uri做hash。和ip_hash算法類似，是對每個請求按url的hash結果分配，使每個URL定向到同一個后端服務器，但是也會造成分配不均的問題，這種模式后端服務器為緩存時比較好。

Nginx 四層代理配置

./configure --with-stream和http同等級：所以一般只在http上面一段設置，stream {    upstream appserver {		server 192.168.136.20:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8080 weight=1;		server 192.168.136.40:8081 weight=1;    }    server {listen 8080;proxy_pass appserver;    }}http {......

以上就是Nginx Tomcat負載均衡動靜分離原理解析的詳細內容，更多關于Nginx Tomcat負載均衡動靜分離的資料請關注其它相關文章！

Nginx

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