Nginx+Sping Could+Tomcat 实现负载均衡

一、什么是Nginx？

Nginx是一款轻量级高性能的反向代理服务器，支持Web站点和邮件代理。其特点是内存少，并发能力强，结构简单，支持长时间的动作，它通过代理模式将用户的请求转发给不同的服务器，减轻服务器的压力。

二、Nginx负载均衡策略

Nginx支持6种负载均策略，分别为轮询，权重，IP hash(ip 分配)，least_conn(最少连接)，fair(响应时间)，url_hash(url分配)。通过这几种策略来达到不同的业务。下面分别介绍下各自的特点：

1、轮询

轮询是策略中最基础的方式，通过upstream模块实现默认的均衡策略如图:

   upstream weburl{
       server 127.0.0.1:8080;
       server 127.0.0.1:8081 backup;//IP + 端口 +参数配置
   }

以上通过upstram模块指定后端的服务器列表，每个请求会按时间顺序访问后端的服务器。其中提供一些参数设置：

fail_timeout ：时间超出。

max_timeout : 最超时时间次数，如超过次数会被认为该服务器为停机状态。

fail_time：请求超时的时间默认为10s。

backup：标记为该服务为务用服务器，当其中的主机死机后，请求后被备用机接收。

down：表示永远停机。

2、权重策略Weight

权重策略是增加请求次数的几率，可以设置对哪台服务器进行多次的访问：

upstream weburl{
       server 127.0.0.1:8080 weight=2;
       server 127.0.0.1:8081 weight=1;
       server 127.0.0.1:8082 backup;
   }

上面的例子中使用weight参数=2来表示应该服务器的请求次数会比权重1的要访问的次数高一些，权重分配的越高处理请求次数越多，此策略用于服务器之间配置较大时进行使用可以和least_conn，ip_hash配合使用。

3、IP_Hash策略

ip_hash策略指定负载均衡按照基于客户端IP的分配方式，将相同的客户端请求发送到同一个服务器进行处理
  upstream weburl{
       ip_hash;
       server 127.0.0.1:8080 weight=2;
       server 127.0.0.1:8081 weight=1;
       server 127.0.0.1:8082 ;
   }

其中ip_hash不能和backup进行同时使用，些策略适合有状态服务(session)。

4、least_conn策略

least_conn策略是将请求交给后端连接数较少的服务器，轮询策略中是将请求平均的分配给后端服务器，这会增加占用请求的时间，least_conn比轮询效果会好一些。

  upstream weburl{
       least_conn;
       server 127.0.0.1:8080 weight=2;
       server 127.0.0.1:8081 weight=1;
       server 127.0.0.1:8082 ;
   }

5、第三方策略fair

要实现这种策略需要安装第三方插件。

upstream weburl{
       server 127.0.0.1:8080 weight=2;
       server 127.0.0.1:8081 weight=1;
       server 127.0.0.1:8082;
       fair;
   }

fair是按照服务器响应时间来进行分配请求，响应时间短的优先分配。

6、url_hash策略

url_hash也是需要第三方插件，url_hash是根据url的hash结果值来分配后端服务器，当多个请求都访问同一个资源，使用url_hash策略可以将同一台服务器之前访问过的资源进行再次分配，从缓存中取出。

   upstream weburl{
       hash $request_url;
       server 127.0.0.1:8080 weight=2;
       server 127.0.0.1:8081 weight=1;
       server 127.0.0.1:8082;
   }

以上几种策略要根据不同的应用场景进行使用。

三、Nginx如何处理请求

Nginx在启动会解析配置文件，得到需要的端口和IP地址，然后在nginx的主进程里，发先初始化这个监控对象socket绑定到指定的IP地址端口再进行监听listen，然后再通过fork创建一个新的进程worker，多个worker进程之间会相互竟争accept的连接，此时，客户端可以向nginx发起连接，与nginx三次握手(http协议)，找到一适合的进程进行连接同时会获得accept的对象(socket)，然后创建nginx封装ngx_connection结构体，之后处理之间的读写请求操作进行数据交换，完成之后再进行释放连接。

对于超时的请求nginx会根据设置的超时时间来进行设定，长时间没有得到处理会返回一个状态码(404 501)来标明这个请求出现了错误，nginx提供proxy_next_upstream_tries来进行重试机制，出现了超时的主机，不会再次发送到该主机上，由下一个竟争的节点来进行处理。其中在nginx之前还有一层代理SLB最大的超时时间为一分钟，如果设置多了，会出现多次重复请求的问题。

四、搭建Nginx代理服务器

本文以windows做一个简单的示例，Linux的请查看其它文章。

1、首先从官网下载最新的tar包(http://nginx.org/en/download.html)。

2、下载完后解压一个盘符下打开confg 下的nginx.conf文件如图:


#user  nobody;
worker_processes  2;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
	multi_accept on;
	accept_mutex on;
	
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

	upstream weburl{
	
		server 127.0.0.1:8080 weight=2;
		server 127.0.0.1:8081 weight=1;
		server 127.0.0.1:8082;
		
	}
	
	error_page 400 http://www.baidu.com;
	
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
			proxy_pass http://weburl;
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}


    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       8888 ssl;
    #    server_name  localhost;
	
    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

有些参数是修改过的。

查看文件的模块结构:

**************************************

全局变量

events{ //nginx与网络连接配置参数

}

http{ //http模块

//局部参数

server｛ //服务器模块

location{ //服务地址参数

}

｝

}

*****************************

这以上为主要的几个模块。后面再来进行相关配置。

五、打包SpringCould

基于之前的文章使用到的 Spring-cloud-mybatis-jsp 工程在index.jsp增加一个h1标签来进行标识哪个站点。在工程中复制一份工程。复制工程之后需要修改几个地方

1、是pom.xml

	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
		<version>2.1.2.RELEASE</version>
		<relativePath /> <!-- lookup parent from repository -->
	</parent>
	<groupId>com.example</groupId>
	<artifactId>spring-cloud-mybatis-jsp2</artifactId>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<packaging>war</packaging>
	<name>spring-cloud-mybatis-jsp2</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>

修改其中的artifactId 和 name值内容为新的项目名称

2、在工程空间下修改.settings文件下org.eclipse.wst.common.component 文件将其中的deploy-name，context-root，java-output-path都修改成新的工程名称

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><project-modules id="moduleCoreId" project-version="1.5.0">
    <wb-module deploy-name="spring-cloud-mybatis-jsp2-0.0.1-SNAPSHOT">
        <wb-resource deploy-path="/" source-path="/target/m2e-wtp/web-resources"/>
        <wb-resource deploy-path="/" source-path="/src/main/webapp" tag="defaultRootSource"/>
        <wb-resource deploy-path="/WEB-INF/classes" source-path="/src/main/java"/>
        <wb-resource deploy-path="/WEB-INF/classes" source-path="/src/main/resources"/>
        <property name="context-root" value="spring-cloud-mybatis-jsp2"/>
        <property name="java-output-path" value="/spring-cloud-mybatis-jsp2/target/classes"/>
    </wb-module>
</project-modules>

3、打包成war文件首先pom.xml里的<packaging>war</packaging>需要指定的是war值，然后文件中的tomcat需要设置<scope>provided</scope>值

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

最后主程序需要继承SpringBootServletInitializer类重写configure方法如下：

@SpringBootApplication
public class SpringCloudMybatisJspApplication extends SpringBootServletInitializer {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(SpringCloudMybatisJspApplication.class, args);
	}
	
	@Override//为了打包springboot项目
    protected SpringApplicationBuilder configure(
            SpringApplicationBuilder builder) {
        return builder.sources(this.getClass());
    }

}

满足这几个条件就可以进行war打包，点击工程右键选择Run As->Maven install 之后console会显示打包war后的路径 eg:

E:\apache-maven-3.5.3\maven\repository\com\example\spring-cloud-mybatis-jsp2\0.0.1-SNAPSHOT\spring-cloud-mybatis-jsp2-0.0.1-SNAPSHOT.war

之后将文件重命为相同的名称放在tomcat webapp目录。另一个工程同样的方法进行打包。

注意：test文件下的内容不能进行打包，删除就可以了。

4、设置两个Tomcat

从安装好的Tomcat复制一份，修改tomcat的配置文件主要修改三个地方：

<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">

  <Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
   <Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

然后修改bin目录下的两个文件：startup.bat 和catalina.bat 将其中的CATALINA_HOME全替换为新的名称CATALINA_HOME_8080 另一个tomcat就取CATALINA_HOME_8081。

最后运行两个tomcat，tomcat会自动的将war进行解压运行如图：

两个一样的tomcat 只是端口不一样，访问同一个程序。

6、配置Nginx

上面的显示例代码也已经出给了，下在进行说明一下，在server 模块的上方通过upstream 服务群名称来指定不同的服务器:

upstream weburl{
       server 127.0.0.1:8080 weight=2;
       server 127.0.0.1:8081 weight=1;
   }

其中server可以指定本机和其它的IP地址，端口就是tomcat的端口号，后面参数可以设置均衡策略。其中在localtion模块中需要将刚刚配置的集群名字放到服务地上模块中进行指定。如图:

location / {
proxy_pass http://weburl;
root html;
index index.html index.htm;
}

以上就配置好了，本例只是个简单的例子，还是其它的配置比如超时，文件缓存策略、重试等。

之后启动Nginx 使用命令start nginx启动(nginx -s stop 停止),如果出现错误就查看log文件下的error.log文件，里面指明错误的信息，如果没有错误说明配置没有出现错误，查看进程里是否有nginx进程。

最后运行Url: http://localhost/spring-cloud-mybatis-jsp/getusers 连续刷新查看通过nginx代理可以访问不同的工程，不需要指定端口号，应该都在nginx代理中进行分配了。

总结：

以上就是本文通过Nginx+Spring Could+Tomcat实现一个简单的负载均衡，Nginx还有很多的配置但都是基于nginx.conf里的参数来进行设置，具体参数需要根据工程来进行设置,包括连接的优化，以及响应时间等等要根据实际情况而定。

Nginx+Sping Could+Tomcat 实现负载均衡

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