1 负载均衡的作用
解决高并发问题
负载均衡：建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法 扩展网络设备 和 服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。
负载均衡，英文名称为 Load Balance，其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行，例如：Web 服务器、FTP 服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。
负载均衡就是，将所有请求先到负载均衡器，在由负载均衡器采用负载均衡算法（轮询、IP绑定、权重）分发到不同实际的服务器中，这也就是服务器集群，集群的目的 是为了减轻单台服务器压力。
2 网络模型图
| OSI中的层 | 功能 | TCP/IP协议族 |
|---|---|---|
| 应用层 | 文件传输、电子邮件、文件服务、虚拟终端 | TFTP、HTTP、SNMP、FTP、SMTP、DNS、RIP、Telnet |
| 表示层 | 数据格式化、代码转换、数据加密 | 没有协议 |
| 会话层 | 解除或建立与别的接点的联系 | 没有协议 |
传输层 |
提供端对端的接口 |
TCP、UDP |
| 网络层 | 为数据包选择路由 | IP、ICMP、OSPF、BGP、IGMP、ARP、RARP |
| 数据链路层 | 传输有地址的帧以及错误检测功能 | SLIP、CSLIP、PPP、MTU、ARP、RARP |
| 物理层 | 以二进制数据形式再物理媒体上传输数据 | ISO2110、IEEE802、IEEE802.2 |
3 四层和七层负载均衡的区别
四层负载均衡：在网络模型中的 传输层 中，基于主要是基于 TCP 协议报文实现负载均衡（比如 LVS、haproxy 就是四层负载均衡器），使用改写报文的源地址和目的地址。
七层负载均衡：在网络模型中 应用层 中，基于 URL 或者 HTTP 协议实现负载均衡，Web服务器。
Nginx 在 1.9 之后，也支持
四层负载均衡了
4 负载均衡的缺点
使用负载均衡后，实际用到的服务器是集群，那么这时候就会产生很多分布式相关问题。
比如：
- 分布式
Session一致性问题 - 分布式定时任务调度
幂等性问题 - 分布式生成
全局 ID 分布式锁解决方案- 分布式配置中心
5 Nginx 配置负载均衡
Nginx 负载均衡提供上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)，负载均衡、故障转移、失败重试、容错、健康检查 等。
当上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)发生故障时，可以转移到其他上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)。
最好不要使用 Nginx 的
失败重试机制，会产生幂等性问题，微服务有重试机制。
5.1 Upstream Server 负载均衡
上游服务器：使用负载均衡器转发到真实的业务服务器
Upstream Server 中文翻译 上游服务器，意思就是负载均衡服务器设置，白话文表示(就是被 nginx 代理最后真实访问的服务器)。
负载均衡算法：配置多个上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)的负载均衡机制。
失败重试机制：当上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器)出现超时或者服务器不存活，是否考虑重试机制(补偿机制)。
服务器心跳检测：当上游服务器(真实业务逻辑访问的服务器),监控检测|心跳检测。
5.2 Upstream Server 配置
###定义上游服务器(需要被nginx真实代理访问的服务器) 默认是轮询机制
upstream test{
server 127.0.0.1:8001;
server 127.0.0.1:8002;
}
server {
listen 80;
server_name www.test.com;
location / {
proxy_pass http://test;
index index.html index.htm;
}
}
刷新 Nginx：
/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
测试：
6 负载均衡算法
1、轮询（默认）
每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务，如果后端某台服务器死机，自动剔除故障系统，使用户访问不受影响。
2、weight（轮询权值）
weight 的值越大分配到的访问概率越高，主要用于后端每台服务器性能不均衡的情况下。或者仅仅为在主从的情况下设置不同的权值，达到合理有效的地利用主机资源。
3、
ip_hash
每个请求按访问 IP 的哈希结果分配，使来自同一个 IP 的访客固定访问一台后端服务器，并且可以有效解决动态网页存在的 session 共享问题。俗称 IP 绑定。
4、
fair（第三方）
比 weight、ip_hash 更加智能的负载均衡算法，fair 算法可以根据页面大小和加载时间长短智能地进行负载均衡，也就是根据后端服务器的响应时间 来分配请求，响应时间短的优先分配。Nginx 本身不支持 fair，如果需要这种调度算法，则必须安装 upstream_fair 模块。
5、
url_hash(第三方)
按访问的 URL 的哈希结果来分配请求，使每个 URL 定向到一台后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。Nginx 本身不支持 url_hash，如果需要这种调度算法，则必须安装 Nginx 的 hash 软件包。
6.1 轮询（默认）
每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务，如果后端某台服务器死机，自动剔除故障系统，使用户访问不受影响。
6.2 权重 Weight
可以根据服务器的实际情况调整服务器权重。权重越高分配的请求越多，权重越低，请求越少。默认是都是1。
###定义上游服务器(需要被nginx真实代理访问的服务器) 默认是轮询机制
upstream test{
server 127.0.0.1:8001 weight=1;
server 127.0.0.1:8002 weight=2;
}
server {
listen 80;
server_name www.test.com;
location / {
proxy_pass http://test;
index index.html index.htm;
}
}
6.3 IP 绑定 ip_hash
每个请求按访问IP的哈希结果分配，使来自同一个IP的访客固定访问一台后端服务器，并且 可以有效解决动态网页存在的 session 共享问题。俗称IP绑定。
###定义上游服务器(需要被nginx真实代理访问的服务器) 默认是轮询机制
upstream test{
server 127.0.0.1:8001;
server 127.0.0.1:8002;
ip_hash;
}
server {
listen 80;
server_name www.test.com;
location / {
proxy_pass http://test;
index index.html index.htm;
}
}
7 Nginx 配置故障转移
当上游服务器(真实访问服务器)，一旦出现故障或者是没有及时相应的话，应该直接轮训到下一台服务器，保证服务器的高可用。
Nginx 配置代码：
###定义上游服务器(需要被nginx真实代理访问的服务器) 默认是轮询机制
upstream test{
server 127.0.0.1:8001;
server 127.0.0.1:8002;
}
server {
listen 80;
server_name www.test.com;
location / {
### 指定上游服务器负载均衡服务器
proxy_pass http://test;
### nginx与上游服务器(真实访问的服务器)超时时间 后端服务器连接的超时时间_发起握手等候响应超时时间
proxy_connect_timeout 1s;
### nginx发送给上游服务器(真实访问的服务器)超时时间
proxy_send_timeout 1s;
### nginx接受上游服务器(真实访问的服务器)超时时间
proxy_read_timeout 1s;
index index.html index.htm;
}
}
8 Nginx rewrite
Nginx 提供的全局变量或自己设置的变量，结合正则表达式和标志位实现 url 重写以及重定向。rewrite 只能放在 server{}、location{}、if{} 中，并且只能对域名后边的除去传递的参数外的字符串起作用。
Rewrite 主要的功能就是实现 URL 的重写，Nginx 的 Rewrite 规则采用 Pcre，perl 兼容正则表达式的语法规则匹配，如果需要 Nginx 的 Rewrite 功能，在编译 Nginx 之前，需要编译安装 PCRE 库。
通过 Rewrite 规则，可以实现规范的 URL、根据变量来做 URL 转向及选择配置。
8.1 Rewrite 全局变量
nginx 的 rewrite 规则就是使用正则匹配请求的 url，然后根据定义的规则进行重写和改变，需 ngx_http_rewrite_module 模块来支持 url 重写功能，该模块是标准模块，默认已经安装。
| 变量 | 含义 |
|---|---|
$args |
这个变量等于请求行中的参数，同 $query_string |
$content length |
请求头中的 Content-length 字段 |
$content_type |
请求头中的 Content-Type 字段 |
$document_root |
当前请求在root指令中指定的值 |
$host |
请求主机头字段，否则为服务器名称 |
$http_user_agent |
客户端 agent 信息 |
$http_cookie |
客户端 cookie 信息 |
$limit_rate |
这个变量可以限制连接速 |
$request_method |
客户端请求的动作，通常为 GET 或 POST |
$remote_addr |
客户端的 IP 地址 |
$remote_port |
客户端的端口 |
$remote_user |
已经经过 Auth Basic Module 验证的用户名 |
$request_filename |
当前请求的文件路径，由root或alias指令与URI请求生成 |
$scheme |
HTTP 方法（如 http，https ） |
$server_protocol |
请求使用的协议，通常是HTTP/1.0 或 HTTP/1.1 |
$server_addr |
服务器地址，在完成一次系统调用后可以确定这个值 |
$server_name |
服务器名称 |
$server_port |
请求到达服务器的端口号 |
$request_uri |
包含请求参数的原始 URI，不包含主机名，如 /foo/bar.php?arg=baz |
$uri |
不带请求参数的当前 URI，$uri 不包含主机名，如 /foo/bar.html |
$document_uri |
与 $uri 相同 |
8.2 判断 IP 地址来源
## 如果访问的ip地址为192.168.5.165,则返回403
if ($remote_addr = 192.168.5.166) {
return 403;
}
8.3 限制浏览器访问
## 不允许谷歌浏览器访问 如果是谷歌浏览器返回500
if ($http_user_agent ~ Chrome) {
return 500;
}
