Question

Nginx 的负载均衡功能是通过 upstream 命令实现的，因此它的负载均衡机制实现比较简单，是一个基于内容和应用的 7 层交换负载均衡的实现。Nginx 负载均衡默认对后端服务器有健康检测能力，但是检测能力较弱，仅限于端口检测，在后端服务器比较少的情况下（10 台以下）负载均衡能力表现突出。而对于有大量后端节点的负载应用，由于所有访问请求都从一台服务器进出，容易发生请求堵塞进而引发连接失败，因此无法充分发挥后端服务器的性能。

10.6.1 Nginx 的负载均衡算法

Nginx 的负载均衡模块目前支持 4 种调度算法，下面分别进行介绍，其中后两种属于第三方调度方法。

- 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器，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。

- weight，指定轮询权值，weight 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。

- ip_hash，每个请求按访问 IP 的哈希结果分配，这样来自同一个 IP 的访客固定访问一台后端服务器，有效解决动态网页存在的 session 共享问题。

- fair，它是比上面两种更加智能的负载均衡算法。此种算法可以依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 本身是不支持 fair 的，如果需要使用这种调度算法，必须下载 Nginx 的 upstream_fair 模块。

- url_hash，按访问 URL 的哈希结果来分配请求，使每个 URL 定向到同一台后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。Nginx 本身是不支持 url_hash 的，如果需要使用这种调度算法，必须安装 Nginx 的 hash 软件包。

在 HTTP Upstream 模块中，可以通过 server 命令指定后端服务器的 IP 地址和端口，同时还可以设定每台后端服务器在负载均衡调度中的状态。常用的状态有：

- down，表示当前的 server 暂时不参与负载均衡。

- backup，预留的备份机器。当其他所有的非 backup 机器出现故障或者忙的时候，才会请求 backup 机器，因此这台机器的访问压力最轻。

- max_fails，允许请求失败的次数，默认为 1。当超过最大次数时，返回 proxy_next_upstream 模块定义的错误。

- fail_timeout，在经历了 max_fails 次失败后，暂停服务的时间。max_fails 可以和 fail_timeout 一起使用。

注意 当负载调度算法为 ip_hash 时，后端服务器在负载均衡调度中的状态不能是 weight 和 backup。

10.6.2 Nginx 的负载均衡配置实例

下面是一个 Nginx 的负载均衡配置实例，为了重点说明负载均衡的配置，这里仅列出了 Nginx 配置文件中的 http 配置段，而省略了其他部分的配置，特此说明。关于负载均衡的配置参数如下：

http 
{
  upstream  myserver {
    server   192.168.12.181:80 weight=3 max_fails=3 fail_timeout=20s;
    server   192.168.12.182:80 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=20s;
    server   192.168.12.183:80 weight=4 max_fails=3 fail_timeout=20s;
  }
  server
  {
    listen       80;
    server_name  www.domain.com 192.168.12.189;
    index index.htm index.html;
    root  /ixdba/web/wwwroot;  
location / {
   proxy_pass http://myserver;
   proxy_next_upstream http_500 http_502 http_503 error timeout invalid_header;
   include    /opt/nginx/conf/proxy.conf;
   }
  }
}

在此段配置中，upstream 关键字标识负载均衡配置开始，upstream 是 Nginx 的 HTTP Upstream 模块，这个模块通过一个简单的调度算法来实现客户端 IP 到后端服务器的负载均衡。在上面的配置段中，通过 upstream 命令指定了一个负载均衡器的名称为 myserver。这个名称可以任意指定，在后面需要的地方直接调用即可。

另外，proxy_next_upstream 参数用来定义故障转移策略，当后端服务节点返回 500、502、503、504 和执行超时等错误时，自动将请求转发到 upstream 负载均衡组中的另一台服务器，实现故障转移。