使用Lvs+Nginx集群搭建高并发架构的实现示例

下面我将介绍如何使用LVS+Nginx集群搭建高并发的架构，并提供两个实现示例。

1. 概述

LVS（Linux Virtual Server）是一款基于Linux内核的负载均衡软件，可以将来自客户端的请求分发到多台后端服务器，实现高可用性和高可伸缩性。Nginx是一款高性能的Web服务器和反向代理服务器，它能够支持海量并发处理能力和高度的扩展性，常用于负载均衡和反向代理等场景。

将LVS和Nginx结合起来搭建集群，能够进一步提高系统的性能、可用性和可伸缩性，适用于高并发的Web应用场景。

2. 步骤

2.1 搭建LVS集群

1. 安装LVS软件

使用以下命令在LVS集群的控制节点上安装LVS软件：

yum -y install ipvsadm

这里以CentOS 7为例，ipvsadm是LVS集群控制节点上必须安装的软件包。

1. 配置LVS集群

配置LVS集群需要进行以下步骤：

2.1 配置管理IP

在LVS集群控制节点和后端服务器上都需要配置一个用于管理该节点的IP地址，一般命名为VIP，即Virtual IP。

2.2 设置LVS集群服务的虚拟IP和端口

在LVS集群节点上使用以下命令设置虚拟IP和端口：

ipvsadm -A -t VIP:PORT -s wrr -p

其中，VIP:PORT是指虚拟IP和端口号，wrr表示使用加权轮询算法进行负载均衡。

2.3 添加后端服务器到LVS集群

在LVS集群节点上使用以下命令添加后端服务器：

ipvsadm -a -t VIP:PORT -r REALSERVERIP:PORT -g -w 1

其中，VIP:PORT是虚拟IP和端口号，REALSERVERIP:PORT是后端服务器的IP地址和端口号。-w参数表示权重，默认值为1。

2.2 搭建Nginx集群

1. 安装Nginx软件

使用以下命令在Nginx集群的各个节点上安装Nginx软件：

yum -y install nginx

1. 配置Nginx集群

配置Nginx集群需要进行以下步骤：

2.1 建立Nginx主服务器

在Nginx集群中，需要指定一台Nginx主服务器（也可以称为VIP服务器），其他Nginx服务器都将向主服务器发出请求，由主服务器代理请求到实际的应用服务器。

2.2 配置upstream

在Nginx主服务器中，需要定义一个upstream块，用于负责转发请求到后端的应用服务器。例如：

upstream backend {
server APPSERVER_IP1:PORT weight=5;
server APPSERVER_IP2:PORT weight=5;
server APPSERVER_IP3:PORT weight=1;
}

其中，APPSERVER_IP1，APPSERVER_IP2和APPSERVER_IP3是应用服务器的IP地址，PORT是应用服务器的端口号，weight是指定该服务器的转发权重，可以根据实际情况设置。

2.3 配置location

在Nginx主服务器中，需要配置一个location块，用于接收客户端请求并将请求发送到后端的应用服务器。例如：

location / {
proxy_pass http://backend;
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwared-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}

其中，proxy_pass指示将请求转发到upstream backend中的后端服务器，proxy_set_header用于设置请求头信息，这里设置了Host、X-Real-IP和X-Forwared-For三个请求头。

2.3 配置DNS解析

为了让客户端能够访问到Nginx集群，需要在DNS解析中将域名指向Nginx集群的VIP地址。

2.4 示例1：根据文件名进行负载均衡

假设应用系统中有多台应用服务器，每台应用服务器存储一部分文件，客户端请求时根据文件名进行负载均衡，如文件1请求转发到服务器A，文件2请求转发到服务器B。

可以使用LVS集群完成文件名的负载均衡，使用Nginx将请求转发到后端应用服务器。

在LVS集群上进行以下配置：

ipvsadm -A -t VIP:PORT -s wrr -p
ipvsadm -a -t VIP:PORT -r REALSERVER1_IP:PORT -m -w 5
ipvsadm -a -t VIP:PORT -r REALSERVER2_IP:PORT -m -w 5

其中，-m参数表示使用LVS集群提供的最少连接算法进行负载均衡，-w参数表示权重值。

在Nginx主服务器的配置文件中添加以下配置：

```
upstream backend {
server REALSERVER1_IP:PORT weight=5;
server REALSERVER2_IP:PORT weight=5;
}

location ~* /file[1-9]{1}[0-9]{0,3}.txt$ {
proxy_pass http://backend;
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwared-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
```

其中，location块使用的正则表达式用于匹配文件名，例如/file1.txt、/file13.txt等。

2.5 示例2：根据用户IP进行负载均衡

假设应用系统中有多台应用服务器，需要根据客户端的IP地址进行负载均衡，例如一个IP地址请求转发到服务器A，另一个IP地址请求转发到服务器B。

可以使用LVS集群完成IP地址的负载均衡，使用Nginx将请求转发到后端应用服务器。

在LVS集群上进行以下配置：

ipvsadm -A -t VIP:PORT -s wrr -p
ipvsadm -a -t VIP:PORT -r REALSERVER1_IP:PORT -g -w 5
ipvsadm -a -t VIP:PORT -r REALSERVER2_IP:PORT -g -w 5

其中，-g参数表示使用LVS集群提供的ip_hash算法进行负载均衡。

在Nginx主服务器的配置文件中添加以下配置：

```
upstream backend {
server REALSERVER1_IP:PORT;
server REALSERVER2_IP:PORT;
}

map $remote_addr $server_index {
default 1;
10.0.0.2 2;
}

server {
listen 80;

  location / {
      set $proxy_host backend$server_index;
      proxy_pass http://$proxy_host;
  }

}
```

其中，使用map指令根据客户端IP地址将请求转发到指定的应用服务器，例如10.0.0.2的客户端请求将转发到backend2的应用服务器。