Nginx | 负载均衡策略：round-robin 加权轮询实践

负载均衡策略：round-robin 加权轮询

上一篇《Nginx | 核心知识150讲，百万并发下性能优化之反向代理流程与负载均衡模块介绍笔记》作者简单介绍了反向代理及其流程，以及负载均衡相关基础知识，本小节将实践讲解缺省的加权的轮询 Round-Robin 负载均衡算法，验证权重、以及失败超时等参数对上游服务器选择的影响，以及上游服务器恢复后的状态。

目的：利用 Nginx 反向代理验证加权的轮询 (Round-Robin) 负载均衡算法。

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操作步骤

步骤 01.创建两个测试服务器（213、214），213主机监听 8010 端口，214主机分别监听8011和8012端口。

# 编辑主配置文件，添加 include 指令，引入自定义配置文件目录。
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
....
include /usr/local/nginx/conf.d/*.conf;
....

# 创建测试服务器配置文件目录，并写入两个监听服务器的配置。
mkdir /usr/local/nginx/conf.d/
# 10.20.172.214 主机
tee /usr/local/nginx/conf.d/server.conf <<'EOF'
server {
  listen 8011;
  server_name localhost _;
  default_type text/plain;
return 200 'From 8011 server response!\n';
}

server {
  listen 8012;
  server_name localhost _;
  default_type text/plain;
return 200 'From 8012 server response!\n';
}
EOF

# 10.20.172.213 主机
tee /usr/local/nginx/conf.d/server.conf <<'EOF'
server {
  listen 8010;
  server_name localhost _;
  default_type text/plain;
return 200 'From 10.20.172.213:8011 server response!\n';
}
EOF

步骤 02.创建轮询加权的反向代理上游及监听文件。

tee /usr/local/nginx/conf.d/proxy_server_rr.conf <<'EOF'
# 创建上游服务器
upstream backend {
  server 127.0.0.1:8011 weight=2;  # 权重为2，轮流请求两次。
  server 127.0.0.1:8012 weight=1;  # 权重为1，轮流请求一次。
  server 10.20.172.213:8010 max_fails=2 fail_timeout=10s max_conns=5; # 最大失败次数为2，暂停10秒不向其转发请求。
  keepalive 10;  # 设置与上游服务器的长连接，最多保持10个空闲的保活连接。
  keepalive_timeout 60s; # 设置与上游服务器的长连接，空闲连接的超时时间。
}

# 创建监听用于反向代理
server {
  listen 80;
  server_name test.weiyigeek.top;
  access_log /var/log/nginx/test.log main;
  error_log test.error.log info;

  location / {
    # 反向代理配置，将请求转发到上游服务器。
    proxy_pass http://backend;
    # 将客户端的请求头传递给上游服务器。
    proxy_set_header Host $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    # 保持 http 长连接，避免每次请求都重新建立 TCP 连接。
    proxy_set_header Connection "";
    proxy_http_version 1.1;
    # 设置超时时间，避免上游服务器无响应导致客户端等待过久。
    proxy_read_timeout 10s;
    proxy_connect_timeout 10s;
  }
}
EOF

步骤 03.配置修改完成后需要重启 Nginx 服务器，并测试反向代理效果。

# 重启
nginx -s reload

# 模拟客户端请求
for i in $(seq 1 11);doecho -n "第 $i 次请求: ";curl http://test.weiyigeek.top;done
# 首先，会轮流请求上游服务器，不受权重影响
第 1 次请求: From 8011 server response!   
第 2 次请求: From 8012 server response!
第 3 次请求: From 10.20.172.213:8010 server response!
# 其次，轮询完上游服务器后，便按照权重进行轮询。
第 4 次请求: From 8011 server response!  # 权重为 2 服务器会轮流请求两次。
第 5 次请求: From 8011 server response!
第 6 次请求: From 8012 server response!  # 权重为 1 的服务器轮流请求一次。
第 7 次请求: From 10.20.172.213:8010 server response! # 权重为 1 的服务器轮流请求一次。
# 周而复始
第 8 次请求: From 8011 server response!
第 9 次请求: From 8011 server response!
第 10 次请求: From 8012 server response!
第 11 次请求: From 10.20.172.213:8010 server response!

步骤 04.测试上游服务器连接不上时，反向代理 10.20.172.213:8011 上游服务器时，受到 max_fails=2 fail_timeout=10s 参数影响，当连续失败2次后，暂停10秒不向其转发请求，10秒后又尝试重新连接，如果成功，恢复正常状态。

# 大致流程：
# 解释：2次失败后，暂停10秒不向其转发请求
# 10秒后，Nginx会再次尝试发送一个请求
# - 成功：恢复正常
# - 失败：再等10秒

# 模拟客户端请求
for i in $(seq 1 100);do echo -n "第 $i 次请求: ";curl http://test.weiyigeek.top;sleep 1;done

# 在 213 主机上关闭开启 nginx 服务。
nginx -s stop

步骤 05.通过下述命令，以及上游服务器端抓包验证 Nginx 与上游服务器长连接情况。

# 214 主机
tcpdump -i lo port 8012

# 模拟请求直至请求成功到 214 主机的 8012 端口
curl http://test.weiyigeek.top;