笔记

负载均衡是实际开发必须掌握的技能，Nginx 如何将少数请求跟多台服务器进行沟通，让每一台服务器的请求处理面面俱到？本内容将学习 Nginx 的负载均衡知识。

2021-11-28 @Young Kbt

• 负载均衡概述
• 负载均衡原理及处理流程
  • 负载均衡作用
• 负载均衡常用处理方式
  • 用户手动选择
  • DNS轮询方式
  • 四/七层负载均衡
• 七层负载均衡
  • 七层负载均衡指令
  • 七层负载均衡指令案例
  • 七层负载均衡状态
  • 七层负载均衡策略
  • 七层负载均衡案例
• 四层负载均衡
  • 添加stream模块的支持
  • 四层负载均衡指令
  • 四层负载均衡的案例

负载均衡概述

早期的网站流量和业务功能都比较简单，单台服务器足以满足基本的需求，但是随着互联网的发展，业务流量越来越大并且业务逻辑也跟着越来越复杂，单台服务器的性能及单点故障问题就凸显出来了，因此需要多台服务器进行性能的水平扩展及避免单点故障出现。那么如何将不同用户的请求流量分发到不同的服务器上呢？这就需要负载均衡来处理。

负载均衡原理及处理流程

系统的扩展可以分为纵向扩展和横向扩展。

• 纵向扩展是从单机的角度出发，通过增加系统的硬件处理能力来提升服务器的处理能力

• 横向扩展是通过添加机器来满足大型网站服务的处理能力

如上图，负载均衡涉及到两个重要的角色分别是「应用集群」和「负载均衡器」。

• 应用集群：将同一应用部署到多台机器上，组成处理集群，接收负载均衡设备分发的请求，进行处理并返回响应的数据

• 负载均衡器：将用户访问的请求根据对应的负载均衡算法，分发到集群中的一台服务器进行处理

负载均衡作用

• 解决服务器的高并发压力，提高应用程序的处理性能

• 提供故障转移，实现高可用

• 通过添加或减少服务器数量，增强网站的可扩展性

• 在负载均衡器上进行过滤，可以提高系统的安全性

负载均衡常用处理方式

先说明，我们常用的是 四/七层负载均衡 方式，前面两个方式可以了解。

用户手动选择

这种方式比较原始，主要实现的方式就是在网站主页上面提供不同线路、不同服务器链接方式，让用户来选择自己访问的具体服务器，来实现负载均衡。

如下图，用户点击不同的下载方式，就会跳转到不同的下载地址。这是主动式的负载均衡，我们无法控制用户的选择。如果用户全部点击第一个下载方式，那么服务器的压力将非常大。

DNS轮询方式

DNS：域名系统（服务）协议（DNS）是一种分布式网络目录服务，主要用于域名与 IP 地址的相互转换。

大多域名注册商都支持对同一个主机名添加多条 A 记录，这就是 DNS 轮询，DNS 服务器将解析请求按照 A 记录的顺序，随机分配到不同的 IP 上，这样就能完成简单的负载均衡。DNS 轮询的成本非常低，在一些不重要的服务器，被经常使用。

如下图：客户端如果想访问服务器集群，首先去 DNS 服务器获取我们曾经在 DNS 服务器保存的「记录表」，这个「记录表」将会把某个服务器的地址返回给客户端，客户端再根据这个地址，访问指定的服务器。这个「记录表」在开始期间需要我们去 DNS 服务器进行添加。

「记录表」长什么样，如下图的主机记录 www。这是我为某一个域名添加的 IP 地址，用 2 台服务器来做负载均衡。其中两个记录值都绑定了 www.nginx521.cn 地址。

验证:

ping www.nginx521.cn

注意：记得清空本地的 DNS 缓存，如果本地有缓存，无论你怎么 ping，都会 ping 到缓存的服务器地址，无法负载均衡

ipconfig/flushdns

目前需要 ping 一次然后清理一次缓存，才能实现负载均衡的轮询效果。

我们发现使用 DNS 来实现轮询，不需要投入过多的成本，虽然 DNS 轮询成本低廉，但是 DNS 负载均衡存在明显的缺点：

1. 可靠性低

   假设一个域名 DNS 轮询多台服务器，如果其中的一台服务器发生故障，那么所有的访问该服务器的请求将不会有所回应，即使你将该服务器的 IP 从 DNS 中去掉，但是由于各大宽带接入商将众多的 DNS 存放在缓存中，以节省访问时间，导致 DNS 不会实时更新。所以 DNS 轮流上一定程度上解决了负载均衡问题，但是却存在可靠性不高的缺点。

2. 负载均衡不均衡

   DNS 负载均衡采用的是简单的轮询负载算法，不能区分服务器的差异，不能反映服务器的当前运行状态，不能做到为性能好的服务器多分配请求，另外本地计算机也会缓存已经解析的域名到 IP 地址的映射，这也会导致使用该 DNS 服务器的用户在一定时间内访问的是同一台 Web 服务器，从而引发 Web 服务器减的负载不均衡。

   负载不均衡则会导致某几台服务器负荷很低，而另外几台服务器负荷确很高，处理请求的速度慢，配置高的服务器分配到的请求少，而配置低的服务器分配到的请求多。

四/七层负载均衡

介绍四/七层负载均衡之前，我们先了解一个概念，OSI(open system interconnection)，叫开放式系统互联模型，这个是由国际标准化组织 ISO 指定的一个不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构。该模型将网络通信的工作分为七层。

• 应用层：为应用程序提供网络服务。

• 表示层：对数据进行格式化、编码、加密、压缩等操作

• 会话层：建立、维护、管理会话连接

• 传输层：建立、维护、管理端到端的连接，常见的有 TCP/UDP

• 网络层：IP 寻址和路由选择

• 数据链路层：控制网络层与物理层之间的通信

• 物理层：比特流传输

什么是四层负载均衡

所谓四层负载均衡指的是 OSI 七层模型中的传输层，主要是基于 IP + PORT 的负载均衡

实现四层负载均衡的方式：

• 硬件：F5 BIG-IP、Radware 等，性能好，成本高、无法扩展

• 软件：LVS、Nginx、Hayproxy 等，性能较好，成本低、可以扩展

什么是七层负载均衡

所谓的七层负载均衡指的是在应用层，主要是基于虚拟的 URL 或主机 IP 的负载均衡

实现七层负载均衡的方式：

• 软件：Nginx、Hayproxy 等

四层和七层负载均衡的区别

• 四层负载均衡数据包是在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则在最顶端进行分发，所以四层负载均衡的效率比七层负载均衡的要高（四层比七层少，速度块，效率高，但是可能请求丢失等）

• 四层负载均衡不识别域名，而七层负载均衡识别域名

处理四层和七层负载以外，其实还有二层、三层负载均衡，二层是在数据链路层基于 mac 地址来实现负载均衡，三层是在网络层一般采用虚拟 IP 地址的方式实现负载均衡。

实际环境采用的模式：四层负载(LVS) + 七层负载(Nginx)

七层负载均衡

Nginx 要实现七层负载均衡需要用到 proxy_pass 代理模块配置。Nginx 默认安装支持这个模块，我们不需要再做任何处理。Nginx 的负载均衡是在 Nginx 反向代理的基础上把用户的请求根据指定的算法分发到一组「upstream 虚拟服务池」。

七层负载均衡指令

upstream指令

该指令是用来定义一组服务器，它们可以是监听不同端口的服务器，并且也可以是同时监听 TCP 和 Unix socket 的服务器。服务器可以指定不同的权重，默认为 1。

语法	默认值	位置
upstream <name> {...}	—	http

server指令

该指令用来指定后端服务器的名称和一些参数，可以使用域名、IP、端口或者 Unix socket。

语法	默认值	位置
server <name> [paramerters]	—	upstream

server 后的 name 就是 upstream 后的 name，两者保持一致。

七层负载均衡指令案例

准备四台服务器，一台用来做负载均衡器，三台用来接收负载均衡器的请求。

因为目前只有两台服务器，所以一台用来做负载均衡器，另外一台用来接收负载均衡器的请求。

服务器设置：这里以三个端口代替三个服务器，在配置文件进行如下配置：

# 服务器 1
server {
    listen   9001;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
    	return 200 '<h1>192.168.200.146:9001</h1>';
    }
}
# 服务器 2
server {
    listen   9002;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
    	return 200 '<h1>192.168.200.146:9002</h1>';
    }
}
# 服务器 3
server {
    listen   9003;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location / {
    	return 200 '<h1>192.168.200.146:9003</h1>';
    }
}

负载均衡器设置：这是一个 Nginx 代理服务器，让它去负载均衡访问三个服务器，在配置文件进行如下配置：

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9091;
	server 192.168.200.146:9092;
	server 192.168.200.146:9093;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location / {
		proxy_pass http://backend;   # backend 要对应上 upstream 后的值，根据需求修改
	}
}

访问负载均衡器的地址，如 http://192.168.200.133:8083，它会找到 proxy_pass 后的地址，比如上方，它会根据 backend 找到对应的 upstream 里内地址，替换掉 backend，变成：

• proxy_pass http://192.168.200.146:9091

• proxy_pass http://192.168.200.146:9092

• proxy_pass http://192.168.200.146:9093

但是它不会全部访问三个服务器地址，而是根据自己的算法（轮询）选择其中一个服务器地址。

七层负载均衡状态

代理服务器在负责均衡调度中的状态有以下几个：

状态	概述
down	当前的 server 暂时不参与负载均衡
backup	预留的备份服务器
max_fails	允许请求失败的次数
fail_timeout	经过 max_fails 失败后，服务暂停时间
max_conns	限制最大的接收连接数

down

down 指令将该服务器标记为永久不可用，那么负载均衡器将不参与该服务器的负载均衡。

如下，如果不希望负载均衡器以负载均衡来处理 192.168.200.146 服务器：

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 down;
	server 192.168.200.146:9002
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location / {
		proxy_pass http://backend;
	}
}

该状态一般会对需要停机维护的服务器进行设置。

backup

backup 指令将该服务器标记为备份服务器，当主服务器不可用时，才用备份服务器来传递请求。

它不同于 down 指令，down 指令将服务器永久禁止，而 backp 指令仅仅临时禁止，当主服务器不可用后，临时禁止的服务器就会站出来。

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 down;
	server 192.168.200.146:9002 backup;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

上方代码中 9001 服务器永久禁止，而 9002 服务器是备份服务器，所以 9003 服务器是主服务器。

此时需要将 9003 端口的访问禁止掉，用它来模拟当唯一对外提供访问的服务宕机以后，backup 的备份服务器就能开始对外提供服务。

为了测试验证，我们需要使用防火墙来进行拦截。

介绍一个工具 firewall-cmd，该工具是 Linux 提供的专门用来操作 firewall 防火墙的。

查询防火墙中指定的端口是否开放

firewall-cmd --query-port=9001/tcp

开放一个指定的端口

firewall-cmd --permanent --add-port=9002/tcp

批量添加开发端口

firewall-cmd --permanent --add-port=9001-9003/tcp

如何移除一个指定的端口

firewall-cmd --permanent --remove-port=9003/tcp

重新加载

firewall-cmd --reload

其中

• --permanent 表示设置为持久

• --add-port 表示添加指定端口

• --remove-port 表示移除指定端口

经过测试，禁用掉 9003 端口后，再次访问负载均衡器，它只会请求 9002 端口的服务器，而恢复 9003 端口，只会请求 9003 端口的服务器。

max_conns

max_conns 指令用来限制同时连接到 upstream 负载上的单个服务器的最大连接数。默认为 0，表示不限制，使用该配置可以根据后端服务器处理请求的并发量来进行设置，防止后端服务器被压垮。

语法	默认值	位置
max_conns=<number>	0	upstream

• number 是大于 0 的数字。

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 down;
	server 192.168.200.146:9002 backup;
	server 192.168.200.146:9003 max_conns=2;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

第 4 行配置标识 9003 端口的服务器最大能被 2 个客户端请求。

max_fails和fail_timeout

max_fails 指令设置允许请求代理服务器失败的次数，默认为 1。

fail_timeout 指令设置经过 max_fails 失败后，服务暂停的时间，默认是 10 秒。

语法	默认值	位置
max_fails=<number>	1	upstream
fail_timeout=<time>	10 秒	upstream

• number 是大于 0 的数字

• time 是时间，单位为秒

upstream backend{
	server 192.168.200.133:9001 down;
	server 192.168.200.133:9002 backup;
	server 192.168.200.133:9003 max_fails=3 fail_timeout=15;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

七层负载均衡策略

介绍完 Nginx 负载均衡的相关指令后，我们已经能实现将用户的请求分发到不同的服务器上，那么除了采用默认的分配方式以外，我们还能采用什么样的负载算法？

Nginx 的 upstream 支持如下六种方式的分配算法，分别是:

算法名称	说明
轮询	默认方式
weight	权重方式
ip_hash	依据 IP 分配方式
least_conn	依据最少连接方式
url_hash	依据 URL 分配方式
fair	依据响应时间方式

轮询

这是 upstream 模块负载均衡默认的策略。每个请求会按时间顺序逐个分配到不同的后端服务器。轮询不需要额外的配置。

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

weight加权[加权轮询]

weight 指令用来设置服务器的权重，默认为 1，权重数据越大，被分配到请求的几率越大；该权重值，主要是针对实际工作环境中不同的后端服务器硬件配置进行调整的，所有此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况。

语法	默认值	位置
weight=<number>	1	upstream

• number 是大于 0 的数字

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 weight=10;
	server 192.168.200.146:9002 weight=5;
	server 192.168.200.146:9003 weight=3;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

ip_hash

当对后端的多台动态应用服务器做负载均衡时，ip_hash 指令能够将某个客户端 IP 的请求通过哈希算法定位到同一台后端服务器上。

这样，当来自某一个 IP 的用户在后端 Web 服务器 A 上登录后，在访问该站点的其他 URL，能保证其访问的还是后端 Web 服务器 A

总结：哪个服务器曾经处理过请求，无论在哪里，相同的请求依然让该服务器处理

语法	默认值	位置
ip_hash;	—	upstream

upstream backend{
	ip_hash;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

需要额外多说一点的是使用 ip_hash 指令无法保证后端服务器的负载均衡，可能导致有些后端服务器接收到的请求多，有些后端服务器接收的请求少，而且设置后端服务器权重等方法将不起作用。

least_conn

最少连接数，把请求转发给连接数较少的后端服务器。

轮询算法是把请求平均的转发给各个后端，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。

upstream backend{
	least_conn;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况。

url_hash

按访问 URL 的 hash 结果来分配请求，使每个 URL 定向到同一个后端服务器，要配合缓存命中来使用。

当出现同一个资源多次请求，可能会到达不同的服务器上，导致不必要的多次下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费时，使用 url_hash，可以使得同一个 URL（也就是同一个资源请求）会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再此收到请求，就可以从缓存中读取。

总结：发送相同的请求时，希望只有一个服务器处理该请求，使用 uri_hash。因为 URL 相同，则哈希值(hash)相同，那么哈希值对应的服务器也相同。

upstream backend{
	hash &request_uri;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

如图：文件系统有一个文件，目前只有 web 服务 1 和服务 3 获取了该文件，那么我们想要下载这个文件时，只能找服务 1 或服务 3，这时候就固定一个 URL，该 URL 不允许服务 2 进行处理，那么如何规定哪个服务处理呢？就用到 url_hash。

它会根据 URL 计算处哈希值，由哈希值对应服务，所以固定下载文件的 URL，就固定了一个服务处理。

fair

fair 指令采用的不是内建负载均衡使用的轮换的均衡算法，而是可以根据页面大小、加载时间长短智能的进行负载均衡。

那么如何使用第三方模块的 fair 负载均衡策略？

nupstream backend{
	fair;
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

但是这样直接使用会报错，因为 fair 属于第三方模块实现的负载均衡。需要添加 nginx-upstream-fair 模块，如何添加对应的模块：

1. 下载 nginx-upstream-fair 模块，下载地址如下：

   https://github.com/gnosek/nginx-upstream-fair
   

2. 将下载的文件上传到服务器并进行解压缩

   # 进入安装包目录
   cd /opt
   
   # 解压
   unzip nginx-upstream-fair-master.zip
   

   我的解压目录在 /opt，所以第 6 步记得指定好模块的路径。

3. 解压后的目录名太长，重命名该模块

   mv nginx-upstream-fair-master fair
   

4. 将原有 /usr/local/nginx/sbin/nginx 进行备份

   mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.backup
   

5. 查看 configure arguments 的配置信息，拷贝出来

   nginx -V
   
   # 拷贝 configure arguments 后面的数据
   

6. 进入 Nginx 的安装目录，执行 make clean 清空之前编译的内容

   cd /root/nginx/core/nginx-1.20.2
   
   make clean
   

7. 使用 configure 来配置参数，添加模块，记得加上第（4）步拷贝的配置信息

   ./configure --add-module=/opt/fair  # 记得添加 configure arguments 后的数据
   

8. 通过 make 模板进行编译

   make
   

   编译可能会出现如下错误，ngx_http_upstream_srv_conf_t 结构中缺少 default_port

   

   解决方案：

   在 Nginx 的源码目录（安装包目录）中 src/http/ngx_http_upstream.h，找到 ngx_http_upstream_srv_conf_s，在模块中添加添加 default_port 属性

   vim /opt/nginx/core/nginx-1.20.2/src/http/ngx_http_upstream.h
   

   添加内容：

   in_port_t	   default_port
   

   

   然后再进行 make。

9. 将安装目录下的 objs 中的 nginx 拷贝到 sbin 目录

   cd /opt/nginx/core/nginx-1.20.2/objs
   cp nginx /usr/local/nginx/sbin
   

10. 更新 Nginx

    cd /opt/nginx/core/nginx-1.20.2
    make upgrade
    

上面介绍了 Nginx 常用的负载均衡的策略，有人说是 5 种，是把轮询和加权轮询归为一种，也有人说是 6 种。那么在咱们以后的开发中到底使用哪种，这个需要根据实际项目的应用场景来决定的。

七层负载均衡案例

案例一：对所有请求实现一般轮询规则的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location / {
		proxy_pass http://backend;
	}
}

案例二：对所有请求实现加权轮询规则的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001 weight=7;
	server 192.168.200.146:9002 weight=3;
	server 192.168.200.146:9003 weight=5;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

处理请求概率：9001 端口 > 9003 端口 > 9002 端口

案例三：对特定资源实现负载均衡

upstream videobackend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
}
upstream filebackend{
	server 192.168.200.146:9003;
	server 192.168.200.146:9004;
}
server {
	listen 8084;
	server_name localhost;
	location /video/ {
		proxy_pass http://videobackend;
	}
	location /file/ {
		proxy_pass http://filebackend;
	}
}

发送 /video/ 请求会被 9001 和 9002 端口的服务器处理。

发送 /file/ 请求会被 9003 和 9004 端口的服务器处理。

案例四：对不同域名实现负载均衡

upstream kelebackend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
}
upstream bingbackend{
	server 192.168.200.146:9003;
	server 192.168.200.146:9004;
}
server {
	listen	8085;
	server_name www.kele.com;
	location / {
		proxy_pass http://kelebackend;
	}
}
server {
	listen	8086;
	server_name www.bing.com;
	location / {
		proxy_pass http://bingbackend;
	}
}

www.kele.com 地址的请求由 9001 端口和 9002 端口处理。

www.bing.com 地址的请求由 9003 端口和 9004 端口处理。

案例五：实现带有URL重写的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen	80;
	server_name localhost;
	location /file/ {
		rewrite ^(/file/.*) /server/$1 last;
	}
	location /server {
		proxy_pass http://backend;
	}
}

将 /file/xxx 请求重写为 /server/xxx，然后触发 location /server，实现负载均衡。

此时被负载均衡的服务器地址也会带有 /server 以及后面的参数，如 192.168.200.146:9001/server/xxx

四层负载均衡

Nginx 在 1.9 之后，增加了一个 stream 模块，用来实现四层协议的转发、代理、负载均衡等。stream 模块的用法跟 http 的用法类似，允许我们配置一组 TCP 或者 UDP 等协议的监听，然后通过 proxy_pass 来转发我们的请求，通过 upstream 添加多个后端服务，实现负载均衡。

四层协议负载均衡的实现，一般都会用到 LVS、HAProxy、F5 等，要么很贵要么配置很麻烦，而 Nginx 的配置相对来说更简单，更能快速完成工作。

添加stream模块的支持

Nginx 默认是没有编译这个模块的，需要使用到 stream 模块，那么需要在编译的时候加上 --with-stream。

完成添加 --with-stream 的实现步骤：

• 将原有 /usr/local/nginx/sbin/nginx 进行备份

• 拷贝 Nginx -V 的 configure arguments 配置信息

• 在 Nginx 的安装源码进行配置指定对应模块：./configure --with-stream 加上一步拷贝的configure arguments 配置

• 通过 make 模板进行编译

• 将 objs 下面的 nginx 移动到 /usr/local/nginx/sbin 下

• 在源码目录下执行 make upgrade 进行升级，这个可以实现不停机添加新模块的功能

添加模块的详细步骤我已经在 七层负载均衡策略-fail 指令、静态资源部署-Nginx 模块添加、反向代理-添加ssl支持 描述过，而你只需要替换模块名字罢了。

四层负载均衡指令

如果不想在 http 模块使用负载均衡，可以在 steam 模块使用。

stream指令

该指令提供在其中指定流服务器指令的配置文件上下文。和 http 模块同级。

语法	默认值	位置
stream { ... }	—	main

如：

http {
    server {
        listen 80;
        # ......
    }
}
stream {
    upstream backend{
        server 192.168.200.146:6379;
        server 192.168.200.146:6378;
    }
    server {
        listen 81;
        proxy_pass backend;
    }
}

upstream指令

该指令和七层负载均衡的 upstream 指令是类似的。

四层负载均衡的案例

准备两台服务器，这里称为 A 和 B。服务器 A 的 IP 为 192.168.200.146，服务器 B 的IP 为 192.168.200.133，服务器 A 存放 Redis 和 Tomcat，服务器 B 作为负载均衡器，对服务器 A 的端口进行负载均衡处理。

需求分析

Redis 配置

准备 Redis 服务器,在服务器 A 上准备三个 Redis，端口分别是 6379、6378。

1. 上传 redis 的安装包 redis-4.0.14.tar.gz，这里上传目录是 /opt

2. 将安装包进行解压缩

   tar -zxf redis-4.0.14.tar.gz
   

3. 进入 redis 的安装包

   cd redis-4.0.14
   

4. 使用 make 和 install 进行编译和安装，这里的安装路径是 /usr/local/redis/redis01

   make PREFIX=/usr/local/redis/redis01 install
   

5. 拷贝 redis 配置文件 redis.conf 到 /usr/local/redis/redis01/bin 目录中，因为安装后，目录并没有 redis.conf

   cp /opt/redis-4.0.14/redis.conf	/usr/local/redis/redis01/bin
   

6. 修改 redis.conf 配置文件，注意：不是添加内容，是修改内容，要自己搜索 bind、port 和 daemonize 进行修改

   bind 0.0.0.0   # 允许任意地址访问
   port  6379      # redis 的端口
   daemonize yes   # 后台启动 redis
   

7. 将 redis01 复制一份为 redis02

   cd /usr/local/redis
   cp -r redis01 redis02
   

8. 将 redis02 文件夹中的 redis.conf 进行修改，注意：不是添加内容，是修改内容，要自己搜索 bind、port 和 daemonize 进行修改

   bind 0.0.0.0   # 允许任意地址访问
   port  6378      # redis 的端口
   daemonize yes   # 后台启动 redis
   

9. 分别启动，即可获取两个 Redis 并查看

   ps -ef | grep redis
   

   使用 Nginx 将请求分发到不同的 Redis 服务器上。

安装 Redis 并验证能启动成功后，在另一台服务器 B 192.168.200.133 的 Nginx 配置文件添加如下内容：（确保安装了 steam 模块）

stream {
    upstream redisbackend{
        server 192.168.200.146:6379;   # 服务器 B 的 6379 端口
        server 192.168.200.146:6378;   # 服务器 B 的 6378 端口
    }
    server {
        listen 81;
        proxy_pass redisbackend;
    }
}

此时利用 redis-cli 连接测试

服务器 B 通过负载均衡连接到了服务器 A 的 Redis，只是不知道连接的是 6378 还是 6379 端口，可以在 Redis 添加不一样的数据来测试，这里不演示了。

Tomcat 配置

准备 Tomcat 服务器 到服务器 A

1. 上传 tomcat 的安装包，apache-tomcat-8.5.56.tar.gz

2. 将安装包进行解压缩

tar -zxf apache-tomcat-8.5.56.tar.gz

3.进入 tomcat 的 bin 目录，启动 tomcat

cd apache-tomcat-8.5.56/bin
./startup

服务器 B 的配置文件 nginx.conf 配置如下：

stream {
    upstream redisbackend {
        server 192.168.200.146:6379;    # 服务器 B 的 6379 端口
        server 192.168.200.146:6378;    # 服务器 B 的 6378 端口
    }
    upstream tomcatbackend {
        server 192.168.200.146:8080;   # 服务器 B 的 8080 端口
    }
    server {
        listen  81;
        proxy_pass redisbackend; # redis 的负载均衡
    }
    server {
        listen	82;
        proxy_pass tomcatbackend;  # tomcat 的负载均衡
    }
}

访问服务器 B 的地址进行测试：192.168.200.133:82。