Nginx负载均衡策略的介绍与调优

工作中经常会用到nginx负载均衡这一块，下面对nginx负载均衡策略做个总结。本人在工作中最常用到的负载均衡策略是轮询策略。

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　　在一般情况下，Web中间件最大的作用就是负责对请求进行分发，也就是我们常说的起到负载均衡的作用。当然负载均衡只是nginx的作用之一，nginx常见的负载均策略一般包括轮询、指定权重(weight)、ip_hash、least conn、fair、url_hash 等六种。其中默认执行的策略为轮询，fair和url_hash属于第三方策略，这两种策略不是nginx自带支持的策略，需要安装第三方的插件来辅助支持。在不同的场景下，每一种策略的选择对系统的整体性能都影响非常大，一般建议根据实际场景和服务器配置来选择对应的负载均衡策略。

1. 轮询策略：

　　Nginx负载均衡通过配置upstream来实现请求转发。如果在upstream中没有指定其他任何的策略时，Nginx会自动执行轮询转发策略，upstream中配置每台服务器的权重都一样，会按照顺序依次转发。如下所示就是一个简单的 upstream 配置，由于配置了 192.168.1.14和192.168.1.15两台服务器，所以请求会按照接收到的顺序，依次轮询地转发给192.168.1.14和192.168.1.15两台服务器进行执行。Nginx能自动感知需要转发到的后端服务器是否挂掉，如果挂掉，Nginx 会自动将那台挂掉的服务器从upstream中剔除。

upstream applicationServer{server 192.168.1.14;server 192.168.1.15;}

 2. 指定权重(weight)：

　　通过在upstream 配置中给相应的服务器指定weight权重参数来实现按照权重分发请求。weight参数值的大小和请求转发比率成正比，该配置一般用于后端应用程序服务器硬件配置差异大而导致承受的访问压力不一样的情况下，配置示例如下：

upstream applicationServer {
server 192.168.1.14 weight=8;
server 192.160.1.15 weight=10;
}

3. ip_hash：

　　每个请求按原始访问ip的hash结果来进行请求转发。由于同一个ip的hash 值肯定是不变的，这样每个固定客户端就会只访问一个后端应用程序服务器。此种配置一般可以用来解决多个应用程序服务器的session复制和同步的问题，因为同一个ip的请求都转发到了同一台服务器的应用程序上了，所以也就不会有session不同步的问题了，但是这可能会导致后端应用服务器的负载不均的情况，因为在这种策略下后端应用服务器收到的请求数肯定是很难一样多。示例配置如下：

upstream applicationServer {
ip_hash;
server 192.168.1.14;
server 192.168.1.15;
}

4. least_conn：

　　通过在upstream配置中增加least_conn配置后，Nginx在接收到请求后会把请求转发给连接数较少的后端应用程序服务器，前面讲到的轮询算法是把请求平均地转发给各个后端，使它们的负载大致相同，但是有些请求占用的时间很长，会导致其所在的后端负载较高。这种情况下，least_conn这种方式就可以达到更好的负载均衡效果。示例配置如下：

upstream applicationServer {
least conn;
server 192.168.1.14;
server 192.168.1.15;
}

5. fair：

　　fair 属于第三方策略，即不是 Nginx 本身自带的策略，需要安装对应的第三方插件。fair 是按照服务器端的响应时间来分配请求给后端应用程序服务器，响应时间短的优先分配。示例配置如下：

upstream applicationServer {
server 192.168.1.14;
server 192.168.1.15;
fair;
}

6. url_hash：

　　url_hash 同样属于第三方策略，也是需要安装对应的第三方插件, url_hash是按照访问的目标url的hash值来分配请求，使同一个url的请求转发到同一个后端应用程序服务器，请求的分发策略和ip_hash 有点类似。在进行性能调优时，主要是适用对缓存命中进行调优，同一个资源(也就是同一个目标url地址多次请求，可能会到达不同的后端应用程序服务器上，会导致不必要的多次下载使用url_hash后，可以使得同一个目标url(也就是同一个资源请求)会到达同一台后端应用程序服务器，这样可以在服务端进行资源缓存，再次收到请求后，就可以直接从缓存中读取了。示例配置如下：

upstream applicationServer {
server 192.168.1.14;
server 192.168.1.15;
hash $request uri;
}

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参考资料：《软件性能测试、分析与调优实践之路》（张永清 著）