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Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

发布时间：2020-04-16 11:12:54 来源：亿速云 阅读：742 作者：三月 栏目：建站服务器

下文给大家带来Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍，希望能够给大家在实际运用中带来一定的帮助，负载均衡涉及的东西比较多，理论也不多，网上有很多书籍，今天我们就用亿速云在行业内累计的经验来做一个解答。

 Nginx应用

Nginx是一款非常优秀的HTTP云服务器软件
  • 支持高达50000个并发连接数的响应
  • 拥有强大的静态资源处理能力
  • 运行稳定
  • 内存、CPU等系统资源消耗非常低

目前很多大型网站都应用Nginx服务器作为后端网站程序的反向代理及负载均衡器，提升整个站点的负载并发能力

Nginx负载均衡实现原理

Nginx配置反向代理的主要参数

upstream 服务池名{}

配置后端服务器池，以提供响应数据

proxy_ _pass http://服务池名

配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

Nginx静态处理优势

  • Nginx处理静态页面的效率远高于Tomcat的处理能力
  • 如果Tomcat的请求量为1000次，则Nginx的请求量为6000次
  • Tomcat每秒的吞吐量为0.6M，Nginx的每秒吞吐量为3.6M
  • Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍，优势可见一斑

动静分离原理

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

实验环境：

Nginx服务器：192.168.52.135
Tomcat服务器1：192.168.52.134
Tomcat服务器2：192.168.52.150
1、将实验所需工具包从宿主机共享出去

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

负载均衡配置：

一、搭建Tomcat服务器1

1、安装jdk
[root@tomcat1 ~]# mkdir /mnt/tools   //创建挂载目录
[root@tomcat1 ~]# mount.cifs //192.168.100.100/tools /mnt/tools/   //挂载共享工具包
Password for root@//192.168.100.100/tools:  
[root@tomcat1 ~]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat1 tomcat]# ls
12D18CFCD6599AFF0445766ACC4CA231C5025773.torrent  apache-jmeter-5.1.zip        jdk-8u201-linux-x64.rpm
apache-jmeter-5.1                                 apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  tomcat优化压测.jmx
[root@tomcat1 tomcat]#
[root@tomcat1 tomcat]# rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm   //直接安装rpm包
2、配置环境变量
[root@tomcat1 tomcat]# cd /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/   //切换目录
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# vim /etc/profile   //修改系统环境变量文件
##文件末尾添加环境变量
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# source /etc/profile   //重新加载配置文件
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# java -version   //查看版本
java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]#
3、配置Tomcat
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat1 tomcat]# tar zxf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz -C /opt/   //解压到“/opt/”目录
[root@tomcat1 tomcat]# mv /opt/apache-tomcat-9.0.16/ /usr/local/tomcat9   //移动到“/usr/local/”目录并重命名
[root@tomcat1 bin]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/startup.sh /usr/bin/   //建立启动脚本软链接
[root@tomcat1 bin]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/shutdown.sh /usr/bin/   //建立关闭脚本软链接
[root@tomcat1 bin]#
[root@tomcat1 bin]# startup.sh    //开启Tomcat服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat1 bin]#
[root@tomcat1 bin]# netstat -ntap | grep 8080   //查看端口
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      19488/java          
[root@tomcat1 bin]# 
[root@tomcat1 bin]# systemctl stop firewalld.service    //关闭防火墙
[root@tomcat1 bin]# setenforce 0   //关闭增强性安全功能
[root@tomcat1 bin]#
4、测试访问

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

5、添加站点和首页文件
[root@tomcat1 bin]# mkdir -pv /web/webapp1   //创建站点目录
mkdir: 已创建目录 "/web"
mkdir: 已创建目录 "/web/webapp1"
[root@tomcat1 bin]# vim /web/webapp1/index.jsp   //添加首页文件
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
 <head>
  <title>JSP test1 page</title>
 </head>
 <body>
  <% out.println("Welcome to test site,http://www.test1.com");%>
 </body>
</html>
6、修改Tomcat配置文件
[root@tomcat1 bin]# cd ../conf/   //切换目录
[root@tomcat1 conf]# vim server.xml   //修改配置文件
    <Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">
                        ##在Host标签里，添加下面内容
        <Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="false">
        </Context>
[root@tomcat1 conf]# shutdown.sh    //关闭服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
[root@tomcat1 conf]# startup.sh    //开启服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat1 conf]#
7、测试访问网站

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

二、搭建Tomcat服务器2

1、安装jdk
[root@tomcat2 ~]# mkdir /mnt/tools   //创建挂载目录
[root@tomcat2 ~]# mount.cifs //192.168.100.100/tools /mnt/tools/   //挂载共享工具包
Password for root@//192.168.100.100/tools:  
[root@tomcat2 ~]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat2 tomcat]# rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm   //直接安装rpm包
2、配置环境变量
[root@tomcat2 tomcat]# cd /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/   //切换目录
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# vim /etc/profile   //修改系统环境变量文件
##文件末尾添加环境变量
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# source /etc/profile   //重新加载配置文件
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# java -version   //查看版本

java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]#
3、配置Tomcat
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat2 tomcat]# tar zxf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz -C /opt/    //解压到“/opt/”目录
[root@tomcat2 tomcat]# mv /opt/apache-tomcat-9.0.16/ /usr/local/tomcat9   //移动到“/usr/local/”目录并重命名
[root@tomcat2 tomcat]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/startup.sh /usr/bin/   //建立启动脚本软链接
[root@tomcat2 tomcat]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/shutdown.sh /usr/bin/   //建立关闭脚本软链接
[root@tomcat2 tomcat]# startup.sh    //开启服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat2 tomcat]# netstat -ntap | grep 8080   //查看端口
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      52941/java          
[root@tomcat2 tomcat]#
[root@tomcat2 tomcat]# systemctl stop firewalld.service    //关闭防火墙
[root@tomcat2 tomcat]# setenforce 0   //关闭增强性安全功能
[root@tomcat2 tomcat]#
4、检测访问

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

5、添加站点和首页文件
[root@tomcat2 tomcat]# mkdir -pv /web/webapp1   //创建站点目录
mkdir: 已创建目录 "/web"
mkdir: 已创建目录 "/web/webapp1"
[root@tomcat2 tomcat]# vim /web/webapp1/index.jsp   //添加首页文件
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
 <head>
  <title>JSP test1 page</title>
 </head>
 <body>
  <% out.println("Welcome to test site,http://www.test2.com");%>
 </body>
</html>
6、修改Tomcat配置文件
[root@tomcat2 tomcat]# cd /usr/local/tomcat9/conf/   //切换目录
[root@tomcat2 conf]# vim server.xml    //修改配置文件
    <Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">
                        ##在Host标签里，添加下面内容                       
        <Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="false">
        </Context>
[root@tomcat2 conf]# shutdown.sh     //关闭服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
[root@tomcat2 conf]# startup.sh    //开启服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat2 conf]#
7、检测访问站点

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

三、搭建Nginx服务器

1、安装环境包
[root@nginx ~]# yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++
............//省略过程
[root@nginx ~]#
2、解压Nginx源码包
[root@nginx ~]# mkdir /mnt/tools   //创建挂载目录
[root@nginx ~]# mount.cifs //192.168.100.100/tools /mnt/tools/   //挂载共享目录
Password for root@//192.168.100.100/tools:  
[root@nginx ~]# cd /mnt/tools/LNMP/   //切换到挂载目录
[root@nginx LNMP]# ls
Discuz_X3.4_SC_UTF8.zip    nginx-1.12.2.tar.gz  php-7.1.20.tar.gz
mysql-boost-5.7.20.tar.gz  php-7.1.10.tar.bz2
[root@nginx LNMP]# tar zxf nginx-1.12.2.tar.gz -C /opt/    //解压源码包
[root@nginx LNMP]# cd /opt/   
[root@nginx opt]# ls
nginx-1.12.2  rh
[root@nginx opt]#
3、编译安装Nginx服务
[root@nginx opt]# cd nginx-1.12.2/   //切换目录
[root@nginx nginx-1.12.2]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx   //创建用户nginx
[root@nginx nginx-1.12.2]# ./configure \   //配置nginx服务
> --prefix=/usr/local/nginx \   //安装路径
> --user=nginx \   //属主
> --group=nginx \   //属组
> --with-file-aio \   //启用file aio支持（一种APL文件传输格式）
> --with-http_stub_status_module \   //获取nginx自上次启动以来的工作状态
> --with-http_gzip_static_module \   //在线实时压缩输出数据流
> --with-http_flv_module \   //为Flash Video(FLV)文件 提供服务端伪流媒体支持
> --with-http_ssl_module    //为HTTPS提供了必要的支持
[root@nginx nginx-1.12.2]# make && make install
4、Nginx服务管理优化
[root@nginx nginx-1.12.2]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/   //为nginx命令建立软链接，方便系统识别
[root@nginx nginx-1.12.2]# 
[root@nginx nginx-1.12.2]# vim /etc/init.d/nginx   //添加管理脚本
#!/bin/bash
# chkconfig: - 99 20
# description: Nginx Service Control Script
PROG="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
PIDF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
  start)
    $PROG
    ;;
  stop)
    kill -s QUIT $(cat $PIDF)
    ;;
  restart)
    $0 stop
    $0 start
    ;;
  reload)
    kill -s HUP $(cat $PIDF)
    ;;
  *)
        echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
        exit 1
esac
exit 0
[root@nginx nginx-1.12.2]# chmod +x /etc/init.d/nginx   //给脚本添加执行权限
[root@nginx nginx-1.12.2]# chkconfig --add nginx   //添加让service工具能够识别
[root@nginx nginx-1.12.2]#
[root@nginx nginx-1.12.2]# service nginx start    //开启服务
[root@nginx nginx-1.12.2]# service nginx stop    //关闭服务
[root@nginx nginx-1.12.2]#
5、修改Nginx服务配置文件
[root@nginx nginx-1.12.2]# cd /usr/local/nginx/conf/   //切换目录
[root@nginx conf]# ls
fastcgi.conf          fastcgi_params.default  mime.types          nginx.conf.default   uwsgi_params
fastcgi.conf.default  koi-utf                 mime.types.default  scgi_params          uwsgi_params.default
fastcgi_params        koi-win                 nginx.conf          scgi_params.default  win-utf
[root@nginx conf]# vim nginx.conf   //修改配置文件

    upstream tomcat-server {   ##添加tomcat服务器
                server 192.168.52.134:8080 weight=1;
                server 192.168.52.150:8080 weight=1;
        }

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass http://tomcat-server;   ##添加代理
        }

[root@nginx conf]# nginx -t   //检查配置文件格式
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@nginx conf]# 
[root@nginx conf]# service nginx start    //开启服务
[root@nginx conf]# netstat -ntap | grep nginx   //查看端口
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      41747/nginx: master 
[root@nginx conf]# systemctl stop firewalld.service    关闭防火墙
[root@nginx conf]# setenforce 0   //关闭增强性安全功能
[root@nginx conf]#

四、检测负载均衡服务

1、访问Nginx代理服务器IP地址

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

2、刷新页面，测试是否负载均衡

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍
（生产环境下，两个页面需要相同，这是为了方便演示故意设置不同）

动静分离配置

一、Nginx服务器配置

1、修改Nginx服务配置文件
[root@nginx conf]# vim nginx.conf   //修改配置文件
##不用修改
          upstream tomcat-server {
                server 192.168.52.134:8080 weight=1;
                server 192.168.52.150:8080 weight=1;
        }

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
           # proxy_pass http://tomcat-server;   ##注释
        }
##添加以下内容
        location ~.*.jsp$ {
            proxy_pass http://tomcat-server;
            proxy_set_header Host $host;
        }

        location ~.*.\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {
            root html;
            expires 30d;
        }
2、修改Nginx服务首页文件
[root@nginx conf]# vim ../html/index.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">   //支持中文字符集
<title>静态页面</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h3>静态页面</h3>
<p>这是静态页面</p>
</body>
</html>
[root@nginx conf]# service nginx stop 
[root@nginx conf]# service nginx start 
[root@nginx conf]#
3、测试首页

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

二、Tomcat服务器1配置

创建一个新的首页文件
[root@tomcat1 ~]# cd /usr/local/tomcat9/webapps/   //切换目录
[root@tomcat1 webapps]# ls
docs  examples  host-manager  manager  ROOT
[root@tomcat1 webapps]# mkdir test   //创建站点目录
[root@tomcat1 webapps]# cd test/
[root@tomcat1 test]# vim index.jsp   //添加首页文件
<!DOCTYPE html>
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ page import="java.util.Date" %>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4. 01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/ html4/loose. dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>动态页面1</title>
</head>
<body>
<div>动态页面1</div>
</body>
</html>

三、Tomcat服务器2配置

创建一个新的首页文件
[root@tomcat2 ~]# cd /usr/local/tomcat9/webapps/   //切换目录
[root@tomcat2 webapps]# ls
docs  examples  host-manager  manager  ROOT
[root@tomcat2 webapps]# mkdir test   //创建站点目录
[root@tomcat2 webapps]# cd test/
[root@tomcat2 test]# vim /index.jsp   //添加首页文件
<!DOCTYPE html>
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ page import="java.util.Date" %>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4. 01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/ html4/loose. dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>动态页面2</title>
</head>
<body>
<div>动态页面2</div>
</body>
</html>

四、测试能否动静分离

1、通过Nginx服务器IP地址访问动态文件

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

2、刷新页面，测试负载均衡

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

五、让Tomcat服务器调用Nginx服务器站点的图片

1、分别在两台Tomcat服务器的首页文件，添加图片
[root@tomcat1 test]# vim index.jsp 
<div>动态页面1</div><br><img src="picture.jpg">   //只需修改此行

[root@tomcat2 test]# vim index.jsp
<div>动态页面2</div><br><img src="picture.jpg">   //只需修改此行
2、将图片添加到Nginx服务器指定站点
[root@nginx conf]# cd /mnt/tools/   //切换到挂载点
[root@nginx tools]# mkdir -p /usr/local/nginx/html/test   //创建站点目录test，注意必须与Tomcat站点相同
[root@nginx tools]# cp picture.jpg /usr/local/nginx/html/test/   //复制图片到站点
[root@nginx tools]#
3、测试访问

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

4、再次刷新，测试负载均衡

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍


看了以上关于Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍，如果大家还有什么地方需要了解的可以在亿速云行业资讯里查找自己感兴趣的或者找我们的专业技术工程师解答的，亿速云技术工程师在行业内拥有十几年的经验了。亿速云官网链接www.yisu.com

 


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推荐阅读：
  1. Nginx负载均衡及反向代理的详细介绍
  2. Keystone的概念和实现原理

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