Nginx反向代理与负载均衡配置

龙毅 • • 技巧分享 • 13027 阅读

前言

Nginx是一款高效的Web服务器，不仅能处理静态文件，还能通过反向代理和负载均衡来优化网站性能。本文将分享Nginx的反向代理和负载均衡功能及其应用场景。

什么是反向代理

反向代理（Reverse Proxy）：反向代理中的代理服务器，代理的是服务器那端。代理服务器接收客户端请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给客户端，此时代理服务器对外表现为一个反向代理服务器的角色。反向代理服务器位于用户与目标服务器之间，但是对于用户而言，反向代理服务器就相当于目标服务器，即用户直接访问反向代理服务器就可以获得目标服务器的资源。同时，用户不需要知道目标服务器的地址，也无须在用户端作任何设定

　　反向代理的用途：

  • 隐藏后端服务器：客户端无法直接访问后端服务器，有助于提高安全性。
  • SSL 加速：可在反向代理层处理 SSL 加密，减轻后端服务器负担。
  • 缓存静态内容：提高响应速度，降低后端服务器压力。

什么是负载均衡

负载均衡是基于反向代理实现的，Nginx接收到客户端请求后，将请求分配给多个后端服务器上，避免某一台服务过载。通过负载均衡可以实现Web服务高可用和故障转移，只要服务没有全部宕机，就不会影响用户使用。
负载均衡多种策略，主要是以下几种策略：
  • 轮询：默认的负载均衡方法。客户端请求按顺序依次分配给每个后端服务器。
  • 最少连接数：将客户端请求分配给当前活动连接数最少的服务器。
  • IP哈希：根据客户端的 IP 地址计算哈希值，将请求分配到特定的后端服务器。同一IP地址的请求将被分配到同一个后端服务器上。可能导致负载不均衡。
  • 加权轮询：管理员给每个后端服务器设置一个权重，请求按照权重进行分配。
  • 加权最少连接数：类似于加权轮询，但分配请求时考虑每台服务器的连接数和权重。
  • 随机：随机选择一台后端服务器来处理请求。可能出现不均衡的负载分配。

安装 Nginx

下载资源

下载 Nginx 并解压。

# 下载 nginx 压缩包
wget -P /usr/local/src http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
# 解压
tar -zxvf /usr/local/src/nginx-1.18.0.tar.gz -C /usr/local/src

安装依赖

　　Nginx 是基于 C 语言开发的，HTTP 模块使用了 pcre 来解析正则表达式，且可以使用 zlib 对 HTTP 包的内容进行 gzip 压缩，Nginx 不仅支持 HTTP 协议，还支持 HTTPS，HTTPS 需要 openssl 提供支持，所以安装 Nginx 之前必须先安装它所依赖的环境。

yum install -y gcc gcc-c++ pcre pcre-devel zlib zlib-devel openssl-devel

安装 Nginx

　编译并安装。

# 切换至 nginx 的解压目录
cd /usr/local/src/nginx-1.18.0
# 创建 nginx 的安装目录
mkdir -p /usr/local/nginx
# 指定 nginx 的安装路径
./configure --prefix=/usr/local/nginx/
# 编译并安装
make && make install

常用命令

# 切换目录
cd /usr/local/nginx

# 启动
sbin/nginx

# 重启
sbin/nginx -s reload

# 停止
sbin/nginx -s quit

访问

　　启动 Nginx 以后，浏览器访问：http://服务器IP:80/ 结果如下：

Nginx配置

设置反向代理与负载均衡的简单示例：
http {
 upstream backend {
 least_conn;
 server backend1.example.com;
 server backend2.example.com;
 server backend3.example.com;
 }
 
    proxy_connect_timeout 600;
 server {
 listen 80;

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

配置说明：

  • proxy_pass：反向代理核心指令，这个指令用于将请求转发到指定的服务器，例如转发到本地8081端口服务，这样配置"proxy_pass http://127.0.0.1:8081;"。
  • upstream：负载均衡核心指令，用于定义服务器组，包含多个后端服务器，这里定义的服务器组的名称为backend。
  • proxy_set_header：用于设置代理请求头的指令，反向代理时，设置转发请求的HTTP请求头。
  • least_conn：用于设置负载均衡的服务器组，使用最少连接数配置。
  • proxy_connect_timeout：nginx代理参数，用于指定反向代理跟后端服务器连接超时的时间。

完整配置示例

完成配置包含负载均衡几种算法的配置、反向代理请求头配置、Nginx代理参数配置。

1、负载均衡算法

1.1 轮询

默认设置，直接配置 upstream，Nginx 会使用轮询算法。

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
        server backend3.example.com;
    }
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}
1.2 最少连接数

使用 least_conn 指令来指定最少连接算法。

http {
    upstream backend {
        least_conn; # 使用最少连接算法
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
        server backend3.example.com;
    }
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}
1.3 IP 哈希

使用 ip_hash 指令确保来自同一 IP 的请求被转发到同一台服务器。

http {
    upstream backend {
        ip_hash; # 使用 IP 哈希算法
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
        server backend3.example.com;
    }
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}
1.4 加权轮询

为每个服务器设置权重，权重超高，分配到这台服务器的概率就越高。

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com weight=3 fail_timeout=30s; # 权重为3,30秒超时即算失败
        server backend2.example.com weight=2; # 权重为2
        server backend3.example.com;           # 默认权重为1
    }
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}
1.5 加权最少连接

结合权重和最少连接。

http {
    upstream backend {
        least_conn; # 使用最少连接算法
        server backend1.example.com weight=3;
        server backend2.example.com weight=2;
        server backend3.example.com; 
              }
    server { 
       listen 80;
        location / { 
           proxy_pass http://backend; 
       } 
   }
}
1.6 随机

此功能需要使用第三方模块，例如 ngx_http_random_module ，标准Nginx 不支持随机选择。如果已安装此模块，可以这样配置。

http {
    upstream backend {
        server backend1.example.com;
        server backend2.example.com;
        server backend3.example.com; 
               # 启用随机选择
        random; 
   }
    server {
        listen 80;
        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

2、反向代理参数配置

反向代理参数可以配置到http块、server块、location块，配置到http块将对此http下的所有server生效，配置到server只能当前server生效，如若配置到location块，将接收到此location块的请求生效。

http {
    # 定义 upstream 块，用于管理后端服务器
    upstream backend {
        server backend1.example.com;  # 后端服务器 1
        server backend2.example.com;  # 后端服务器 2
    }
    # 配置服务器块
    server {
        listen 80;  # 监听 80 端口
        server_name example.com;  # 设置服务器域名

        # 设置客户端请求体大小限制
        client_max_body_size 10M;  # 最大请求体为 10MB

        # 表示客户端请求头部的缓冲区大小。绝大多数情况下一个请求头不会大于1k，不过如果有来自于wap客户端的较大的cookie它可能会大于 1k，Nginx将分配给它一个更大的缓冲区，这个值可以在large_client_header_buffers里面设置
        client_header_buffer_size 32k;

        # 表示一些比较大的请求头使用的缓冲区数量和大小，默认一个缓冲区大小为操作系统中分页文件大小，通常是4k或8k，请求字段不能大于一个缓冲区大小，如果客户端发送一个比较大的头，nginx将返回"Request URI too large" (414)，请求的头部最长字段不能大于一个缓冲区，否则服务器将返回"Bad request" (400)
        large_client_header_buffers 4 32k;

        # 长连接超时时间，单位是秒
        keepalive_timeout 65;

        # 启用 TCP_NODELAY 选项，优化小数据包的发送。这意味着在发送小数据包时，不会等待可以合并的更多数据包，从而避免延迟        
        tcp_nodelay on;

        # 默认off，是否开启gzip
        gzip on;
         # 指定需要进行 Gzip 压缩的 MIME 类型。列表包括：
        gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

        # 开启静态文件的 Gzip 支持。如果请求的文件已经有 Gzip 压缩版本（通常以 .gz 结尾），Nginx 将直接返回该压缩文件，而不是动态生成。
        gzip_static on; 
       # 允许对代理请求进行压缩。可以接受任何状态码的响应。
        gzip_proxied any; 
       # 设置 Vary 响应头为 "Accept-Encoding"。这告诉缓存服务器（如 CDN）根据请求的编码格式来缓存不同版本的资源。
        gzip_vary on;
        # 设置 Gzip 压缩级别，范围是 1 到 9，数字越大压缩率越高，但 CPU 使用率也随之增加。6 是一个比较平衡的选择。
        gzip_comp_level 6; 
       # 设置用于 Gzip 压缩的缓冲区数量和大小。在这个例子中，有 16 个 8KB 的缓冲区可用于处理请求。
        gzip_buffers 16 8k; 

       # gzip_min_length 1k; 
       # 指定启用 Gzip 压缩所需的最低 HTTP 版本，这里设置为 1.1。
        gzip_http_version 1.1;
        # 处理根路径的请求
        location / { 
           proxy_pass http://backend;  # 将请求转发到 upstream 定义的后端服务器
            # 设置代理超时
            proxy_connect_timeout 60s;  # 连接后端服务器的超时时间
            proxy_read_timeout 90s;  # 客户端读取响应的超时时间
            proxy_send_timeout 60s;  # 向后端服务器发送请求的超时时间

            #代理请求缓存区，这个缓存区间会保存用户的头信息以供Nginx进行规则处理 一般只要能保存下头信息即可
            proxy_buffer_size 16k;
            proxy_buffers 4 32k;

            # 如果系统很忙的时候可以申请更大的proxy_buffers
            proxy_busy_buffers_size 64;
            # proxy缓存临时文件的大小
            proxy_temp_file_write_size 64; 
            proxy_redirect default;
            # 隐藏Nginx后端服务X-Powered-By头
            proxy_hide_header X-Powered-By;
            proxy_hide_header Server;
            # 设置缓存（可选）
            proxy_cache my_cache;  # 指定缓存区域
            proxy_cache_valid 200 1h;  # 对 200 响应进行 1 小时缓存
            # 配置缓存区域（可选）
            proxy_cache_path /var/cache/nginx/my_cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;
        }
    }
}

3、反向代理请求头配置

location / {
    proxy_pass http://backend_server;  # 替换为您的后端服务器地址

    # 设置代理请求头
    proxy_set_header Host $host;  # 原始请求的主机名
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  # 客户端真实 IP
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;  # 转发链中的客户端 IP
    proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;  # 请求的协议（http/https）
    proxy_set_header X-Forwarded-Host $host;  # 转发请求的 Host
    proxy_set_header X-Forwarded-Port $server_port;  # 转发请求的端口
    proxy_set_header User-Agent $http_user_agent; # 客户端软件的信息，通常包含浏览器类型和版本号。 

   # 指示请求来源的 URL。
    proxy_set_header Referer $http_referer;    # 告知服务器客户端能够处理的内容类型
    proxy_set_header Accept $http_accept;

    # 可以根据需要添加自定义请求头    proxy_set_header Custom-Header "CustomValue";  # 自定义请求头示例
}

4、ssl配置（HTTPS）

需要安装 with-http_ssl_module 模块。

http{

     server{
        listen 443 ssl;
        #对应你的域名
        server_name test.com;
        ssl_certificate /usr/local/nginx/cert/ssl.crt;
        ssl_certificate_key /usr/local/nginx/cert/ssl.key;
        ssl_session_timeout 5m;
        ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
        ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:HIGH:!aNULL:!MD5:!RC4:!DHE;
        ssl_prefer_server_ciphers on;

        #如果是静态文件,直接指向目录,如果是动态应用,用proxy_pass转发一下
        location / {
                root /usr/local/service/ROOT;
                index index.html;
        }
    }

    #监听80端口,并重定向到443
    server{
        listen 80; 
       server_name test.com;
        rewrite ^/(.*)$ https://test.com:443/$1 permanent;
    }
}

5、vue配置

server {
    listen 80;  # 监听 HTTP 请求的 80 端口
    server_name your_domain.com;  # 替换为你的域名或 IP 地址

    location / {
        root /path/to/your/vue/dist;  # Vue 应用构建后的目录
        index index.html;  # 默认首页
        try_files $uri $uri/ /index.html;  # 处理前端路由，用于适配history模式
    }

    # 可选：设置 gzip 压缩
    gzip on;
    gzip_types text/plain application/json application/javascript text/css;
    gzip_min_length 256;
}

 

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