Nginx从安装到高可用，一篇搞定！
Java技术前线
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2022-02-20 00:21
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来源：blog.csdn.net/qq_34886352/article/details/103581973
一、Nginx安装 二、配置反向代理 三、配置负载均衡 四、upstream指令参数 五、配置ssl证书提供https访问 六、配置ha nginx 七、LVS（Linux Virtual Server）实现高可用负载均衡 附：LVS的负载均衡算法 八、搭建Keepalived+Lvs+Nginx高可用集群负载均衡
一、Nginx安装
1、去官网http://nginx.org/下载对应的nginx包，推荐使用稳定版本
2、上传nginx到linux系统
3、安装依赖环境
(1)安装gcc环境
yum install gcc-c++
(2)安装PCRE库，用于解析正则表达式
yum install -y pcre pcre-devel
(3)zlib压缩和解压缩依赖
yum install -y zlib zlib-devel
(4)SSL 安全的加密的套接字协议层，用于HTTP安全传输，也就是https
yum install -y openssl openssl-devel
4、解压，需要注意，解压后得到的是源码，源码需要编译后才能安装
tar -zxvf nginx-1.16.1.tar.gz
5、编译之前，先创建nginx临时目录，如果不创建，在启动nginx的过程中会报错
mkdir /var/temp/nginx -p
6、在nginx目录，输入如下命令进行配置，目的是为了创建makefile文件
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--with-http_gzip_static_module \
--http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client \
--http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy \
--http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi \
--http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi \
--http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi
注：代表在命令行中换行，用于提高可读性配置命令：
7、make编译&安装
make
make install
8、进入sbin目录启动nginx
启动：nginx停止：./nginx -s stop重新加载：./nginx -s reload
二、配置反向代理
1、配置upstream
upstream [proxyName] {
server 192.168.1.173:8080;
server 192.168.1.174:8080;
server 192.168.1.175:8080;
}
2、配置server
server {
listem 80;
server_name www.tomcats.com;
location / {
proxy_pass http://tomcats;
}
}
三、配置负载均衡
nginx默认采用轮训的方式进行负载均衡
1、使用加权轮询
upstream [proxyName] {
server 192.168.1.173:8080 weight=1;
server 192.168.1.174:8080 weight=5;
server 192.168.1.175:8080 weight=2;
}
2、hash负载均衡
upstream [proxyName] {
ip_hash
server 192.168.1.173:8080;
server 192.168.1.174:8080;
server 192.168.1.175:8080;
}
hash算法实际上只会计算 192.168.1这段做哈希
使用ip_hash的注意点：
不能把后台服务器直接移除，只能标记down.
3、url hash负载均衡
upstream [proxyName] {
hash $request_url;
server 192.168.1.173:8080;
server 192.168.1.174:8080;
server 192.168.1.175:8080;
}
4、最小连接负载均衡
upstream [proxyName] {
least_conn;
server 192.168.1.173:8080;
server 192.168.1.174:8080;
server 192.168.1.175:8080;
}
四、upstream指令参数
max_conns：限制最大同时连接数 1.11.5之前只能用于商业版slow_start：单位秒，权重在指定时间内从1上升到指定值，不适用与hash负载均衡、随机负载均衡 如果在 upstream 中只有一台 server，则该参数失效（商业版才有）down：禁止访问backup：备用机 只有在其他服务器无法访问的时候才能访问到 不适用与hash负载均衡、随机负载均衡max_fails：表示失败几次，则标记server已宕机，剔出上游服务 默认值1fail_timeout：表示失败的重试时间 默认值10
1、keepalived
upstream [proxyName] {
server 192.168.1.173:8080 weight=1;
server 192.168.1.174:8080 weight=5;
server 192.168.1.175:8080 weight=2;
keepalive 32; #保持的连接数
}
server {
listem 80;
server_name www.tomcats.com;
location / {
proxy_pass http://tomcats;
proxy_http_version 1.1; #连接的协议版本
proxy_set_header Connection ""; 清空连接请求头
}
}
2、控制浏览器缓存
server {
listem 80;
server_name www.tomcats.com;
location / {
proxy_pass http://tomcats;
expires 10s; #浏览器缓存10秒钟
#expires @22h30m #在晚上10点30的时候过期
#expires -1h #缓存在一小时前时效
#expires epoch #不设置缓存
#expires off #缓存关闭，浏览器自己控制缓存
#expires max #最大过期时间
}
}
3、反向代理缓存
upstream [proxyName] {
server 192.168.1.173:8080 weight=1;
server 192.168.1.174:8080 weight=5;
server 192.168.1.175:8080 weight=2;
}
#proxy_cache_path 设置缓存保存的目录的位置
#keys_zone设置共享内以及占用的空间大小
#mas_size 设置缓存最大空间
#inactive 缓存过期时间，错过此时间自动清理
#use_temp_path 关闭零时目录
proxy_cache_path /usr/local/nginx/upsteam_cache keys_zone=mycache:5m max_size=1g inactive=8h use_temp_path=off;
server {
listem 80;
server_name www.tomcats.com;
#开启并使用缓存
proxy_cache mycache;
#针对200和304响应码的缓存过期时间
proxy_cache_valid 200 304 8h;
location / {
proxy_pass http://tomcats;
}
}
五、配置ssl证书提供https访问
1. 安装SSL模块
要在nginx中配置https，就必须安装ssl模块，也就是: http_ssl_module。
进入到nginx的解压目录：/home/software/nginx-1.16.1
新增ssl模块(原来的那些模块需要保留)
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--with-http_gzip_static_module \
--http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client \
--http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy \
--http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi \
--http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi \
--http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi \
--with-http_ssl_module
编译和安装
makemake install
2、配置HTTPS
把ssl证书 *.crt 和 私钥 *.key 拷贝到/usr/local/nginx/conf目录中。
新增 server 监听 443 端口：
server {
listen 443;
server_name www.imoocdsp.com;
# 开启ssl
ssl on;
# 配置ssl证书
ssl_certificate 1_www.imoocdsp.com_bundle.crt;
# 配置证书秘钥
ssl_certificate_key 2_www.imoocdsp.com.key;
# ssl会话cache
ssl_session_cache shared:SSL:1m;
# ssl会话超时时间
ssl_session_timeout 5m;
# 配置加密套件，写法遵循 openssl 标准
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:HIGH:!aNULL:!MD5:!RC4:!DHE;
ssl_prefer_server_ciphers on;
location / {
proxy_pass http://tomcats/;
index index.html index.htm;
}
}
六、配置ha nginx
1、安装keepalived
(1)下载
https://www.keepalived.org/download.html
(2)解压
tar -zxvf keepalived-2.0.18.tar.gz
(3)使用configure命令配置安装目录与核心配置文件所在位置：
./configure --prefix=/usr/local/keepalived --sysconf=/etc
prefix ：keepalived安装的位置sysconf：keepalived核心配置文件所在位置，固定位置，改成其他位置则keepalived启动不了， /var/log/messages中会报错sysconf ：keepalived核心配置文件所在位置，固定位置，改成其他位置则keepalived启动不了， /var/log/messages中会报错
配置过程中可能会出现警告信息，如下所示：
*** WARNING - this build will not support IPVS with IPv6. Please install libnl/libnl-3 dev libraries to support IPv6 with IPVS.
# 安装libnl/libnl-3依赖
yum -y install libnl libnl-devel
(4)安装keepalived
make && make install
(5)配置文件 在/etc/keepalived/keepalived.conf
(6)忘记安装配置的目录，则通过如下命令找到：
whereis keepalived
(7)启动keepalived
进入sbin目录
./keepalived
2、配置keepalived 主机
(1)通过命令 vim keepalived.conf 打开配置文件
global_defs {
# 路由id：当前安装keepalived的节点主机标识符，保证全局唯一
router_id keep_171
}
vrrp_instance VI_1 {
# 表示状态是MASTER主机还是备用机BACKUP
state MASTER
# 该实例绑定的网卡
interface ens33
# 保证主备节点一致即可
virtual_router_id 51
# 权重，master权重一般高于backup，如果有多个，那就是选举，谁的权重高，谁就当选
priority 100
# 主备之间同步检查时间间隔，单位秒
advert_int 2
# 认证权限密码，防止非法节点进入
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
# 虚拟出来的ip，可以有多个（vip）
virtual_ipaddress {
192.168.1.161
}
}
附：查看网卡信息命令
ip addr
(2)启动keepalived
(3)查看进程
ps -ef|grep keepalived
(4)查看vip(虚拟ip)
在网卡ens33下，多了一个192.168.1.161，这个就是虚拟ip
3、把keepalived注册为系统服务
(1)拷贝配置文件
将keepalived目录下 etc/init.d/keepalived拷贝到/etc/init.d/下将keepalived目录下 etc/sysconfig/keepalived拷贝到/etc/sysconfig/下
(2)刷新systemctl
systemctl daemon-reload
(3)启动、停止、重启keepalived
#启动
systemctl start keepalived.service
#停止
systemctl stop keepalived.service
#重启
systemctl restart keepalived.service
4、实现双机主备高可用
(1)修改备机配置
global_defs {
router_id keep_172
}
vrrp_instance VI_1 {
# 备用机设置为BACKUP
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
# 权重低于MASTER
priority 80
advert_int 2
authentication {
auth_type PASS auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
# 注意：主备两台的vip都是一样的，绑定到同一个vip
192.168.1.161
}
}
(2) 启动 Keepalived
(3) 访问vip即可访问主机，当主机失效时访问vip就会访问到备机
5、keepalived配置nginx自动重启
(1)编写脚本
在/etc/keepalived/下创建脚本check_nginx_alive_or_not
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
# 判断nginx是否宕机，如果宕机了，尝试重启
if [ $A -eq 0 ];then
/usr/local/nginx/sbin/nginx
# 等待一小会再次检查nginx，如果没有启动成功，则停止keepalived，使其启动备用机
sleep 3
if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
killall keepalived
fi
fi
(2)添加运行权限
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx_alive_or_not.sh
(3)配置keepalived监听nginx脚本
vrrp_script check_nginx_alive {
script "/etc/keepalived/check_nginx_alive_or_not.sh"
interval 2 # 每隔两秒运行上一行脚本
weight 10 # 如果脚本运行失败，则升级权重+10
}
(4)在vrrp_instance中新增监控的脚本
track_script {
check_nginx_alive # 追踪 nginx 脚本
}
(5)重启Keepalived使得配置文件生效
systemctl restart keepalived
6、keepalived双主热备
(1)配置DNS轮询
在同一个域名下配置两个ip，自行百度
(2)配置第一台主机
global_defs {
router_id keep_171
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER i
nterface ens33
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.161
}
}
vrrp_instance VI_2 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 52
priority 80
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.162
}
}
(3)配置第二台主机
global_defs {
router_id keep_172
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 80
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.161
}
}
vrrp_instance VI_2 {
state MASTER
interface ens33
virtual_router_id 52
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.162
}
}
(4)重启两台Keepalived
systemctl restart keepalived
七、LVS（Linux Virtual Server）实现高可用负载均衡
1、为什么要使用LVS+Nginx
lvs基于四层负载均衡，工作效率较Nginx的七层负载更高，使用LVS搭建Nginx集群，可以提高性能 四层负载均衡无法对信息处理，只能通过ip+端口的形式转发，所以需要七成负载进行数据的处理 Nginx接收请求来回，LVS可以只接受不响应
2、LVS的三种模式
(1)NAT模式
客户端将请求发往LVS，LVS会选择一台服务器响应请求，服务器将结果返回给LVS，LVS再返回给客户端。 在NAT模式中，服务器的网关必须指向LVS，否则报文无法送达客户端 NAT 技术将请求的报文和响应的报文都需要通过LVS进行地址改写，因此网站访问量比较大的时候负载均衡调度器有比较大的瓶颈，一般要求最多之能 10-20 台节点 NAT 模式支持对 IP 地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致
(2)TUN模式
客户端将请求发往LVS，LVS会选择一台服务器响应请求，在客户端与服务器之间建立隧道，返回结果的时候直接由服务器返回响应，不在经过LVS。 TUN模式必须所有的服务器上都绑定VIP的IP地址，所有的服务器都必须有网卡。 TUN模式走隧道运维难度大，并且会直接暴露服务器地址 服务器将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡器能够为很多服务器进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发
(3)DR模式
客户端将请求发往LVS，LVS会选择一台服务器响应请求，返回结果的时候通过统一的路由进行返回，不在经过LVS。 和TUN模式一样，LVS只是分发请求，应答包通过单独的路由返回给客户端，与TUN相比这种方式不需要隧道结构，可以兼容大多数的操作系统，同时统一路由可以隐藏真实的物理服务器。DR模式效率更高，但配置更复杂. 所有服务器节点和LVS只能在一个局域网里面。
3、搭建LVS-DR模式
先关闭掉服务器上网络配置管理器，避免网络接口冲突
systemctl stop NetworkManagersystemctl disable NetworkManager
(1)创建子接口（创建LVS的虚拟ip）
进入网卡配置目录/etc/sysconfig/network-scripts/,找到网卡配置文件，这里以ifcfg-ens33为例，拷贝并创建子接口
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:1
修改子接口配置如下
配置中的 192.168.1.150 就是vip，是提供给外网用户访问的ip地址
DEVICE="ens33:1"ONBOOT="yes"IPADDR=192.168.1.150NETMASK=255.255.255.0BOOTPROTO=static
重启网络服务
service network restart
重启成功后，ip addr 查看一下，你会发现多了一个ip，也就是虚拟ip（vip）
“
注意：阿里云不支持配置网卡，需要购买相应的负载均衡服务，腾讯云支持配置网卡，但需要购买网卡支持，一个网卡支持10个虚拟ip配置
(2)安装ipvsadm
如今的centos都集成了LVS，所以ipvs是自带的，我们只需要安装ipvsadm即可（ipvsadm是管理集群的工具，通过ipvs可以管理集群，查看集群等操作）
yum install ipvsadm
(3)配置服务器（RS）的虚拟ip
进入网卡配置目录/etc/sysconfig/network-scripts/,找到ifcfg-lo，拷贝并创建子接口
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:1
修改子接口配置如下
DEVICE="lo:1"
IPADDR=192.168.1.150
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0
BROADCAST=127.255.255.255
ONBOOT="yes"
NAME=loopback
重启网络服务成功后，ip addr 查看一下，你会发现多了一个ip，也就是虚拟ip（vip）
(4)为服务器（RS）配置arp
ARP响应级别与通告行为参数说明
arp-ignore：ARP响应级别（处理请求）
0：只要本机配置了ip，就能响应请求
1：请求的目标地址到达对应的网络接口，才会响应请求
arp-announce：ARP通告行为（返回响应）
0：本机上任何网络接口都向外通告，所有的网卡都能接受到通告
1：尽可能避免本网卡与不匹配的目标进行通告2：只在本网卡通告
打开sysctl.conf:
vim /etc/sysctl.conf
配置所有网卡、默认网卡以及虚拟网卡的arp响应级别和通告行为，分别对应：all，default，lo
# configration for lvs
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
刷新配置文件
sysctl -p
增加一个网关，用于接收数据报文，当有请求到本机后，会交给lo去处理
route add -host 192.168.1.150 dev lo:1
将网关添加至开机启动
echo "route add -host 192.168.1.150 dev lo:1" >> /etc/rc.local
(4)使用ipvsadm配置集群规则
创建LVS节点，用户访问的集群调度者
ipvsadm -A -t 192.168.1.150:80 -s rr -p 5
-A：添加集群 -t：tcp协议ip地址：设定集群的访问 ip：也就是LVS的虚拟ip -s：设置负载均衡的算法， rr：表示轮询 -p：设置连接持久化的时间,在指定时间内同一个用户的请求会访问到同一个服务器中
创建多台RS真实服务器
ipvsadm -a -t 192.168.1.150:80 -r 192.168.1.171:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.1.150:80 -r 192.168.1.172:80 -g
-a：添加真实服务器 -t：tcp协议 -r：真实服务器的ip地址 -g：设定DR模式
保存到规则库，否则重启失效
ipvsadm -S
检查集群
#查看集群列表
ipvsadm -Ln
#查看集群状态
ipvsadm -Ln --stats
一些其他命令
# 重启ipvsadm，重启后需要重新配置
service ipvsadm restart
# 查看持久化连接
ipvsadm -Ln --persistent-conn
# 查看连接请求过期时间以及请求源ip和目标ip
ipvsadm -Lnc
# 设置tcp tcpfin udp 的过期时间（一般保持默认）
ipvsadm --set 1 1 1
# 查看过期时间
ipvsadm -Ln --timeout
(5)访问虚拟ip，完成LVS搭建
附：LVS的负载均衡算法
(1)静态算法
静态：根据LVS本身自由的固定的算法分发用户请求。
轮询（Round Robin 简写’rr’）：轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都一样的，调度器会把所有的请求平均分配给每个真实服务器。（同Nginx的轮询） 加权轮询（Weight Round Robin 简写’wrr’）：安装权重比例分配用户请求。权重越高，被分配到处理的请求越多。（同Nginx的权重） 源地址散列（Source Hash 简写’sh’）：同一个用户ip的请求，会由同一个RS来处理。（同Nginx的ip_hash） 目标地址散列（Destination Hash 简写’dh’）：根据url的不同，请求到不同的RS。（同Nginx的url_hash）
(2)动态算法
动态：会根据流量的不同，或者服务器的压力不同来分配用户请求，这是动态计算的。
最小连接数（Least Connections 简写’lc’）：把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器。
加权最少连接数（Weight Least Connections 简写’wlc’）：服务器的处理性能用数值来代表，权重越大处理的请求越多。Real Server 有可能会存在性能上的差异，wlc动态获取不同服务器的负载状况，把请求分发到性能好并且比较空闲的服务器。
最短期望延迟（Shortest Expected Delay 简写’sed’）：特殊的wlc算法。举例阐述，假设有ABC三台服务器，权重分别为1、2、3 。如果使用wlc算法的话，当一个新请求进来，它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行如下运算：
A：（1+1）/1=2 B：（1+2）/2=3/2
C：（1+3）/3=4/3
最终结果，会把这个请求交给得出运算结果最小的服务器。最少队列调度（Never Queue 简写’nq’）：永不使用队列。如果有Real Server的连接数等于0，则直接把这个请求分配过去，不需要在排队等待运算了（sed运算）。
八、搭建Keepalived+Lvs+Nginx高可用集群负载均衡
如果原先服务器上配置了LVS+nginx需要清空ipvsadm中的配置
ipvsadm -C
如果配置了Keepalived+Nginx双主集群也需要去除掉Keepalived中原先的配置，按照的后文进行配置
(1)使用keepalived配置Master LVS
在LVS的机器上安装keepalived，安装过程参考上文
(1)修改keepalived的配置
global_defs {
router_id keep_151
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface ens33
virtual_router_id 41
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.150
}
}
#配置集群访问的ip+端口，端口和nginx保持一致
virtual_server 192.168.1.150 80{
#健康检查的时间，单位：秒
delay_loop 6
#配置负载均衡的算法，默认的轮询
lb_algo rr
#设置LVS的模式 NAT|TUN|DR
lb-kind DR
#设置会话持久化的时间
persistence_timeout 5
#协议
protocol TCP
#配置负载均衡的真实服务器，也就是nginx节点的具体的ip地址
real_server 192.168.1.171 80{
#轮询权重配比
weight 1
#设置健康检查
TCP_CHECK {
#检查80端口
connect_port 80
#超时时间
connect_timeout 2
#重试次数
nb_get_retry 2
#重试间隔时间
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.1.171 80{
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 2
nb_get_retry 2
delay_before_retry 3
}
}
}
(2)启动/重启keepalived
systemctl restart keepalived
(2)使用keepalived配置Backup LVS
配置在备用机上
global_defs {
router_id keep_152
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 41
priority 50
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.150
}
}
#配置集群访问的ip+端口，端口和nginx保持一致
virtual_server 192.168.1.150 80{
#健康检查的时间，单位：秒
delay_loop 6
#配置负载均衡的算法，默认的轮询
lb_algo rr
#设置LVS的模式 NAT|TUN|DR
lb-kind DR
#设置会话持久化的时间
persistence_timeout 5
#协议
protocol TCP
#配置负载均衡的真实服务器，也就是nginx节点的具体的ip地址
real_server 192.168.1.171 80{
#轮询权重配比
weight 1
#设置健康检查
TCP_CHECK {
#检查80端口
connect_port 80
#超时时间
connect_timeout 2
#重试次数
nb_get_retry 2
#重试间隔时间
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.1.171 80{
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 2
nb_get_retry 2
delay_before_retry 3
}
}
}
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