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一 负载均衡介绍
1 负载均衡（Load Balance）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。负载均衡有两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提高。
2 简单来说就是：其一是将大量的并发处理转发给后端多个节点处理，减少工作响应时间；其二是将单个繁重的工作转发给后端多个节点处理，处理完再返回给负载均衡中心，再返回给用户。目前负载均衡技术大多数是用于提高诸如在Web服务器、FTP服务器和其它关键任务服务器上的Internet服务器程序的可用性和可伸缩性。
二 负载均衡分类
1 二层负载均衡（mac）
根据OSI模型分的二层负载，一般是用虚拟mac地址方式，外部对虚拟MAC地址请求，负载均衡接收后分配后端实际的MAC地址响应）
2 三层负载均衡（ip）
一般采用虚拟IP地址方式，外部对虚拟的ip地址请求，负载均衡接收后分配后端实际的IP地址响应）
3 四层负载均衡（tcp）
在三次负载均衡的基础上，用ip+port接收请求，再转发到对应的机器。
4 七层负载均衡（http）
根据虚拟的url或IP，主机名接收请求，再转向相应的处理服务器）。
我们运维中最常见的四层和七层负载均衡，这里重点说下这两种负载均衡。
1 四层的负载均衡就是基于IP+端口的负载均衡：在三层负载均衡的基础上，通过发布三层的IP地址（VIP），然后加四层的端口号，来决定哪些流量需要做负载均衡，对需要处理的流量进行NAT处理，转发至后台服务器，并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪台服务器处理的，后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。
对应的负载均衡器称为四层交换机（L4 switch），主要分析IP层及TCP/UDP层，实现四层负载均衡。此种负载均衡器不理解应用协议（如HTTP/FTP/MySQL等等）。
实现四层负载均衡的软件有：
F5：硬件负载均衡器，功能很好，但是成本很高。
lvs：重量级的四层负载软件
nginx：轻量级的四层负载软件，带缓存功能，正则表达式较灵活
haproxy：模拟四层转发，较灵活
2 七层的负载均衡就是基于虚拟的URL或主机IP的负载均衡：在四层负载均衡的基础上（没有四层是绝对不可能有七层的），再考虑应用层的特征，比如同一个Web服务器的负载均衡，除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量，还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。举个例子，如果你的Web服务器分成两组，一组是中文语言的，一组是英文语言的，那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时，自动辨别用户语言，然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。
对应的负载均衡器称为七层交换机（L7 switch），除了支持四层负载均衡以外，还有分析应用层的信息，如HTTP协议URI或Cookie信息，实现七层负载均衡。此种负载均衡器能理解应用协议。
实现七层负载均衡的软件有：
haproxy：天生负载均衡技能，全面支持七层代理，会话保持，标记，路径转移；
nginx：只在http协议和mail协议上功能比较好，性能与haproxy差不多；
apache：功能较差
Mysql proxy：功能尚可。
三 4层和7层两者区别
总的来说，一般是lvs做4层负载；nginx做7层负载；haproxy比较灵活，4层和7层负载均衡都能做
七层负载均衡基本都是基于http协议的，适用于web服务器的负载均衡。（nginx）
四层负载均衡主要是基于tcp协议报文，可以做任何基于tcp/ip协议的软件的负载均衡。(haproxy、LVS)
两者主要区别在于利用的报文所在的层面是不同的，各有各的好处。
七层应用负载的好处，是使得整个网络更”智能化“。例如访问一个网站的用户流量，可以通过七层的方式，将对图片类的请求转发到特定的图片服务器并可以使用缓存技术；将对文字类的请求可以转发到特定的文字服务器并可以使用压缩技术。当然这只是七层应用的一个小案例，从技术原理上，这种方式可以对客户端的请求和服务器的响应进行任意意义上的修改，极大的提升了应用系统在网络层的灵活性。很多在后台，例如Nginx或者Apache上部署的功能可以前移到负载均衡设备上，例如客户请求中的Header重写，服务器响应中的关键字过滤或者内容插入等功能。
四层负载均衡主要是较为灵活，可以作为多种软件的负载均衡器。
四 配置Nginx负载均衡
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
安装就不说了直接看配置文件：
#定义Nginx运行的用户和用户组
user www www;
#nginx进程数，建议设置为等于CPU总核心数。
worker_processes 8;
#全局错误日志定义类型，[ debug | info | notice | warn | error | crit ]
error_log /usr/local/nginx/logs/error.log info;
#进程pid文件
pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;
#指定进程可以打开的最大描述符：数目
#工作模式与连接数上限
#这个指令是指当一个nginx进程打开的最多文件描述符数目，理论值应该是最多打开文件数（ulimit -n）与nginx进程数相除，但是nginx分配请求并不是那么均匀，所以最好与ulimit -n 的值保持一致。
#现在在linux 2.6内核下开启文件打开数为65535，worker_rlimit_nofile就相应应该填写65535。
#这是因为nginx调度时分配请求到进程并不是那么的均衡，所以假如填写10240，总并发量达到3-4万时就有进程可能超过10240了，这时会返回502错误。
worker_rlimit_nofile 65535;
events
{
#参考事件模型，use [ kqueue | rtsig | epoll | /dev/poll | select | poll ]; epoll模型
#是Linux 2.6以上版本内核中的高性能网络I/O模型，linux建议epoll，如果跑在FreeBSD上面，就用kqueue模型。
#补充说明：
#与apache相类，nginx针对不同的操作系统，有不同的事件模型
#A）标准事件模型
#Select、poll属于标准事件模型，如果当前系统不存在更有效的方法，nginx会选择select或poll
#B）高效事件模型
#Kqueue：使用于FreeBSD 4.1+, OpenBSD 2.9+, NetBSD 2.0 和 MacOS X.使用双处理器的MacOS X系统使用kqueue可能会造成内核崩溃。
#Epoll：使用于Linux内核2.6版本及以后的系统。
#/dev/poll：使用于Solaris 7 11/99+，HP/UX 11.22+ (eventport)，IRIX 6.5.15+ 和 Tru64 UNIX 5.1A+。
#Eventport：使用于Solaris 10。 为了防止出现内核崩溃的问题， 有必要安装安全补丁。
use epoll;
#单个进程最大连接数（最大连接数=连接数*进程数）
#根据硬件调整，和前面工作进程配合起来用，尽量大，但是别把cpu跑到100%就行。每个进程允许的最多连接数，理论上每台nginx服务器的最大连接数为。
worker_connections 65535;
#keepalive超时时间。
keepalive_timeout 60;
#客户端请求头部的缓冲区大小。这个可以根据你的系统分页大小来设置，一般一个请求头的大小不会超过1k，不过由于一般系统分页都要大于1k，所以这里设置为分页大小。
#分页大小可以用命令getconf PAGESIZE 取得。
#[root@web001 ~]# getconf PAGESIZE
#4096
#但也有client_header_buffer_size超过4k的情况，但是client_header_buffer_size该值必须设置为“系统分页大小”的整倍数。
client_header_buffer_size 4k;
#这个将为打开文件指定缓存，默认是没有启用的，max指定缓存数量，建议和打开文件数一致，inactive是指经过多长时间文件没被请求后删除缓存。
open_file_cache max=65535 inactive=60s;
#这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息。
#语法:open_file_cache_valid time 默认值:open_file_cache_valid 60 使用字段:http, server, location 这个指令指定了何时需要检查open_file_cache中缓存项目的有效信息.
open_file_cache_valid 80s;
#open_file_cache指令中的inactive参数时间内文件的最少使用次数，如果超过这个数字，文件描述符一直是在缓存中打开的，如上例，如果有一个文件在inactive时间内一次没被使用，它将被移除。
#语法:open_file_cache_min_uses number 默认值:open_file_cache_min_uses 1 使用字段:http, server, location 这个指令指定了在open_file_cache指令无效的参数中一定的时间范围内可以使用的最小文件数,如果使用更大的值,文件描述符在cache中总是打开状态.
open_file_cache_min_uses 1;
#语法:open_file_cache_errors on | off 默认值:open_file_cache_errors off 使用字段:http, server, location 这个指令指定是否在搜索一个文件是记录cache错误.
open_file_cache_errors on;
}
##设定http服务器，利用它的反向代理功能提供负载均衡支持
http
{
#文件扩展名与文件类型映射表
include mime.types;
#默认文件类型
default_type application/octet-stream;
#默认编码
#charset utf-8;
#服务器名字的hash表大小
#保存服务器名字的hash表是由指令server_names_hash_max_size 和server_names_hash_bucket_size所控制的。参数hash bucket size总是等于hash表的大小，并且是一路处理器缓存大小的倍数。
#在减少了在内存中的存取次数后，使在处理器中加速查找hash表键值成为可能。
#如果hash bucket size等于一路处理器缓存的大小，那么在查找键的时候，最坏的情况下在内存中查找的次数为2。第一次是确定存储单元的地址，第二次是在存储单元中查找键 值。
#因此，如果Nginx给出需要增大hash max size 或 hash bucket size的提示，那么首要的是增大前一个参数的大小.
server_names_hash_bucket_size 128;
#客户端请求头部的缓冲区大小。这个可以根据你的系统分页大小来设置，一般一个请求的头部大小不会超过1k，不过由于一般系统分页都要大于1k，所以这里设置为分页大小。分页大小可以用命令getconf PAGESIZE取得。
client_header_buffer_size 32k;
#客户请求头缓冲大小。nginx默认会用client_header_buffer_size这个buffer来读取header值，如果header过大，它会使用large_client_header_buffers来读取。
large_client_header_buffers 4 64k;
#设定通过nginx上传文件的大小
client_max_body_size 8m;
#开启高效文件传输模式，sendfile指令指定nginx是否调用sendfile函数来输出文件，对于普通应用设为 on，如果用来进行下载等应用磁盘IO重负载应用，可设置为off，以平衡磁盘与网络I/O处理速度，降低系统的负载。注意：如果图片显示不正常把这个改成off。
#sendfile指令指定 nginx 是否调用sendfile 函数（zero copy 方式）来输出文件，对于普通应用，必须设为on。如果用来进行下载等应用磁盘IO重负载应用，可设置为off，以平衡磁盘与网络IO处理速度，降低系统uptime。
sendfile on;
#开启目录列表访问，合适下载服务器，默认关闭。
autoindex on;
#此选项允许或禁止使用socke的TCP_CORK的选项，此选项仅在使用sendfile的时候使用
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
#长连接超时时间，单位是秒
keepalive_timeout 120;
#FastCGI相关参数是为了改善网站的性能：减少资源占用，提高访问速度。下面参数看字面意思都能理解。
fastcgi_connect_timeout 300;
fastcgi_send_timeout 300;
fastcgi_read_timeout 300;
fastcgi_buffer_size 64k;
fastcgi_buffers 4 64k;
fastcgi_busy_buffers_size 128k;
fastcgi_temp_file_write_size 128k;
#gzip模块设置
gzip on; #开启gzip压缩输出
gzip_min_length 1k; #最小压缩文件大小
gzip_buffers 4 16k; #压缩缓冲区
gzip_http_version 1.0; #压缩版本（默认1.1，前端如果是squid2.5请使用1.0）
gzip_comp_level 2; #压缩等级
gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml; #压缩类型，默认就已经包含textml，所以下面就不用再写了，写上去也不会有问题，但是会有一个warn。
gzip_vary on;
#开启限制IP连接数的时候需要使用
#limit_zone crawler $binary_remote_addr 10m;
#负载均衡配置
upstream piao.jd.com {
#upstream的负载均衡，weight是权重，可以根据机器配置定义权重。weigth参数表示权值，权值越高被分配到的几率越大。
server 192.168.80.121:80 weight=3;
server 192.168.80.122:80 weight=2;
server 192.168.80.123:80 weight=3;
#nginx的upstream目前支持4种方式的分配
#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器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。
#2、weight
#指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。
#例如：
#upstream bakend {
# server 192.168.0.14 weight=10;
# server 192.168.0.15 weight=10;
#}
#2、ip_hash
#每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。
#例如：
#upstream bakend {
# ip_hash;
# server 192.168.0.14:88;
# server 192.168.0.15:80;
#}
#3、fair（第三方）
#按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。
#upstream backend {
# server server1;
# server server2;
# fair;
#}
#4、url_hash（第三方）
#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，后端服务器为缓存时比较有效。
#例：在upstream中加入hash语句，server语句中不能写入weight等其他的参数，hash_method是使用的hash算法
#upstream backend {
# server squid1:3128;
# server squid2:3128;
# hash $request_uri;
# hash_method crc32;
#}
#tips:
#upstream bakend{#定义负载均衡设备的Ip及设备状态}{
# ip_hash;
# server 127.0.0.1:9090 down;
# server 127.0.0.1:8080 weight=2;
# server 127.0.0.1:6060;
# server 127.0.0.1:7070 backup;
#}
#在需要使用负载均衡的server中增加 proxy_pass http://bakend/;
#每个设备的状态设置为:
#1.down表示单前的server暂时不参与负载
#2.weight为weight越大，负载的权重就越大。
#3.max_fails：允许请求失败的次数默认为1.当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream模块定义的错误
#4.fail_timeout:max_fails次失败后，暂停的时间。
#5.backup： 其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器。所以这台机器压力会最轻。
#nginx支持同时设置多组的负载均衡，用来给不用的server来使用。
#client_body_in_file_only设置为On 可以讲client post过来的数据记录到文件中用来做debug
#client_body_temp_path设置记录文件的目录 可以设置最多3层目录
#location对URL进行匹配.可以进行重定向或者进行新的代理 负载均衡
}
#虚拟主机的配置
server
{
#监听端口
listen 80;
#域名可以有多个，用空格隔开
server_name www.jd.com jd.com;
index index.html index.htm index.php;
root /data/www/jd;
#对******进行负载均衡
location ~ .*.(php|php5)?$
{
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi.conf;
}
#图片缓存时间设置
location ~ .*.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf)$
{
expires 10d;
}
#JS和CSS缓存时间设置
location ~ .*.(js|css)?$
{
expires 1h;
}
#日志格式设定
#$remote_addr与$http_x_forwarded_for用以记录客户端的ip地址；
#$remote_user：用来记录客户端用户名称；
#$time_local： 用来记录访问时间与时区；
#$request： 用来记录请求的url与http协议；
#$status： 用来记录请求状态；成功是200，
#$body_bytes_sent ：记录发送给客户端文件主体内容大小；
#$http_referer：用来记录从那个页面链接访问过来的；
#$http_user_agent：记录客户浏览器的相关信息；
#通常web服务器放在反向代理的后面，这样就不能获取到客户的IP地址了，通过$remote_add拿到的IP地址是反向代理服务器的iP地址。反向代理服务器在转发请求的http头信息中，可以增加x_forwarded_for信息，用以记录原有客户端的IP地址和原来客户端的请求的服务器地址。
log_format access '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for';
#定义本虚拟主机的访问日志
access_log /usr/local/nginx/logs/host.access.log main;
access_log /usr/local/nginx/logs/host.access.404.log log404;
#对 "/" 启用反向代理
location / {
proxy_pass http://127.0.0.1:88;
proxy_redirect off;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
#后端的Web服务器可以通过X-Forwarded-For获取用户真实IP
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
#以下是一些反向代理的配置，可选。
proxy_set_header Host $host;
#允许客户端请求的最大单文件字节数
client_max_body_size 10m;
#缓冲区代理缓冲用户端请求的最大字节数，
#如果把它设置为比较大的数值，例如256k，那么，无论使用firefox还是IE浏览器，来提交任意小于256k的图片，都很正常。如果注释该指令，使用默认的client_body_buffer_size设置，也就是操作系统页面大小的两倍，8k或者16k，问题就出现了。
#无论使用firefox4.0还是IE8.0，提交一个比较大，200k左右的图片，都返回500 Internal Server Error错误
client_body_buffer_size 128k;
#表示使nginx阻止HTTP应答代码为400或者更高的应答。
proxy_intercept_errors on;
#后端服务器连接的超时时间_发起握手等候响应超时时间
#nginx跟后端服务器连接超时时间(代理连接超时)
proxy_connect_timeout 90;
#后端服务器数据回传时间(代理发送超时)
#后端服务器数据回传时间_就是在规定时间之内后端服务器必须传完所有的数据
proxy_send_timeout 90;
#连接成功后，后端服务器响应时间(代理接收超时)
#连接成功后_等候后端服务器响应时间_其实已经进入后端的排队之中等候处理（也可以说是后端服务器处理请求的时间）
proxy_read_timeout 90;
#设置代理服务器（nginx）保存用户头信息的缓冲区大小
#设置从被代理服务器读取的第一部分应答的缓冲区大小，通常情况下这部分应答中包含一个小的应答头，默认情况下这个值的大小为指令proxy_buffers中指定的一个缓冲区的大小，不过可以将其设置为更小
proxy_buffer_size 4k;
#proxy_buffers缓冲区，网页平均在32k以下的设置
#设置用于读取应答（来自被代理服务器）的缓冲区数目和大小，默认情况也为分页大小，根据操作系统的不同可能是4k或者8k
proxy_buffers 4 32k;
#高负荷下缓冲大小（proxy_buffers*2）
proxy_busy_buffers_size 64k;
#设置在写入proxy_temp_path时数据的大小，预防一个工作进程在传递文件时阻塞太长
#设定缓存文件夹大小，大于这个值，将从upstream服务器传
proxy_temp_file_write_size 64k;
}
#设定查看Nginx状态的地址
location /NginxStatus {
stub_status on;
access_log on;
auth_basic "NginxStatus";
auth_basic_user_file confpasswd;
#htpasswd文件的内容可以用apache提供的htpasswd工具来产生。
}
#本地动静分离反向代理配置
#所有jsp的页面均交由tomcat或resin处理
location ~ .(jsp|jspx|do)?$ {
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
}
#所有静态文件由nginx直接读取不经过tomcat或resin
location ~ .*.(htm|html|gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|ioc|rar|zip|txt|flv|mid|doc|ppt|
pdf|xls|mp3|wma)$
{
expires 15d;
}
location ~ .*.(js|css)?$
{
expires 1h;
}
}
}
负载均衡配置：
核心配置80端口配置
#负载均衡池 【web123 起个名字任意 】
upstream web123 {
#写法： server ip:port weight：权重的意思 根据算法值越大分配的越多
server 120.79.18.2:81 weight=5; # 我们这里用端口来模拟多台服务器
server 120.79.18.2:82 weight=10;
server 120.79.18.2:83 weight=10;
}
server
{
listen 80 default_server;
#listen [::]:80 default_server ipv6only=on;
server_name _;
index index.html index.htm index.php;
#root /home/wwwroot/default;
location / {
# web123 指定负载均衡池对应的 名字
proxy_pass http://web123;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Peal-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
其他端口配置
# 配置文件
# 标注 区分端口号
nginx命令
/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload 重载配置文件
/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop|quit 结束nginx
/usr/local/nginx/sbin/nginx 启动nginx
注意点：
1 要开启 80 | 81 | 82 | 83 端口才行
2 阿里云的话要添加安全组
五 测试
请求80端口：
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