高可用之——Nginx四层负载均衡
田修为
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有关Consul的安装可以参见博文《高可用之——Consul+Consul-template实现HTTP动态负载均衡》
一、静态负载均衡
Nginx的四层静态负载均衡需要启用ngx_stream_core_module模块，默认情况下，ngx_stream_core_module是没有启用的，需要在安装Nginx时，添加--with-stream配置参数启用，如下所示。
./configure --prefix=/usr/local/nginx-1.17.2 --with-openssl=/usr/local/src/openssl-1.0.2s --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.43 --with-zlib=/usr/local/src/zlib-1.2.11 --with-http_realip_module --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_gzip_static_module --with-cc-opt=-O3 --with-stream --with-http_ssl_module1.配置四层负载均衡
配置HTTP负载均衡时，都是配置在http指令下，配置四层负载均衡，则是在stream指令下，结构如下所示.
stream {
upstream mysql_backend {
......
}
server {
......
}
}2.配置upstream
upstream mysql_backend {
server 192.168.175.201:3306 max_fails=2 fail_timeout=10s weight=1;
server 192.168.175.202:3306 max_fails=2 fail_timeout=10s weight=1;
least_conn;
}3.配置server
server {
#监听端口，默认使用的是tcp协议，如果需要UDP协议，则配置成listen 3307 udp;
listen 3307;
#失败重试
proxy_next_upstream on;
proxy_next_upstream_timeout 0;
proxy_next_upstream_tries 0;
#超时配置
#配置与上游服务器连接超时时间，默认60s
proxy_connect_timeout 1s;
#配置与客户端上游服务器连接的两次成功读/写操作的超时时间，如果超时，将自动断开连接
#即连接存活时间，通过它可以释放不活跃的连接，默认10分钟
proxy_timeout 1m;
#限速配置
#从客户端读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_upload_rate 0;
#从上游服务器读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_download_rate 0;
#上游服务器
proxy_pass mysql_backend;
}配置完之后，就可以连接Nginx的3307端口，访问数据库了。
完整的Nginx配置如下：
user hadoop hadoop;
worker_processes auto;
error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
use epoll;
worker_connections 1024;
}
stream {
upstream mysql_backend {
server 192.168.175.100:3306 max_fails=2 fail_timeout=10s weight=1;
least_conn;
}
server {
#监听端口，默认使用的是tcp协议，如果需要UDP协议，则配置成listen 3307 udp;
listen 3307;
#失败重试
proxy_next_upstream on;
proxy_next_upstream_timeout 0;
proxy_next_upstream_tries 0;
#超时配置
#配置与上游服务器连接超时时间，默认60s
proxy_connect_timeout 1s;
#配置与客户端上游服务器连接的两次成功读/写操作的超时时间，如果超时，将自动断开连接
#即连接存活时间，通过它可以释放不活跃的连接，默认10分钟
proxy_timeout 1m;
#限速配置
#从客户端读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_upload_rate 0;
#从上游服务器读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_download_rate 0;
#上游服务器
proxy_pass mysql_backend;
}
}二、动态负载均衡
配置Nginx四层静态负载均衡后，重启Nginx时，Worker进程一直不退出，会报错，如下所示。
nginx: worker process is shutting down;这是因为Worker进程维持的长连接一直在使用，所以无法退出，只能杀掉进程。可以使用Nginx的四层动态负载均衡解决这个问题。
使用Nginx的四层动态负载均衡有两种方案：使用商业版的Nginx和使用开源的nginx-stream-upsync-module模块。
注意：四层动态负载均衡可以使用nginx-stream-upsync-module模块，七层动态负载均衡可以使用nginx-upsync-module模块。
使用如下命令为Nginx添加nginx-stream-upsync-module模块和nginx-upsync-module模块，此时，Nginx会同时支持四层动态负载均衡和HTTP七层动态负载均衡。
git clone https://github.com/xiaokai-wang/nginx-stream-upsync-module.git
git clone https://github.com/weibocom/nginx-upsync-module.git
git clone https://github.com/CallMeFoxie/nginx-upsync.git
cp -r nginx-stream-upsync-module/* nginx-upsync/nginx-stream-upsync-module/
cp -r nginx-upsync-module/* nginx-upsync/nginx-upsync-module/
./configure --prefix=/usr/local/nginx-1.17.2 --with-openssl=/usr/local/src/openssl-1.0.2s --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.43 --with-zlib=/usr/local/src/zlib-1.2.11 --with-http_realip_module --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_gzip_static_module --with-cc-opt=-O3 --with-stream --add-module=/usr/local/src/nginx-upsync --with-http_ssl_module1.配置四层负载均衡
配置HTTP负载均衡时，都是配置在http指令下，配置四层负载均衡，则是在stream指令下，结构如下所示，
stream {
upstream mysql_backend {
......
}
server {
......
}
}2.配置upstream
upstream mysql_backend {
server 127.0.0.1:1111; #占位server
upsync 192.168.175.100:8500/v1/kv/upstreams/mysql_backend upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;
upsync_dump_path /usr/local/nginx-1.17.2/conf/mysql_backend.conf;
}- upsync指令指定从consul哪个路径拉取上游服务器配置；
- upsync_timeout配置从consul拉取上游服务器配置的超时时间；
- upsync_interval配置从consul拉取上游服务器配置的间隔时间；
- upsync_type指定使用consul配置服务器；
- strong_dependency配置nginx在启动时是否强制依赖配置服务器，如果配置为on，则拉取配置失败时Nginx启动同样失败。
- upsync_dump_path指定从consul拉取的上游服务器后持久化到的位置，这样即使consul服务器出现问题，本地还有一个备份。
3.配置server
server {
#监听端口，默认使用的是tcp协议，如果需要UDP协议，则配置成listen 3307 udp;
listen 3307;
#失败重试
proxy_next_upstream on;
proxy_next_upstream_timeout 0;
proxy_next_upstream_tries 0;
#超时配置
#配置与上游服务器连接超时时间，默认60s
proxy_connect_timeout 1s;
#配置与客户端上游服务器连接的两次成功读/写操作的超时时间，如果超时，将自动断开连接
#即连接存活时间，通过它可以释放不活跃的连接，默认10分钟
proxy_timeout 1m;
#限速配置
#从客户端读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_upload_rate 0;
#从上游服务器读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_download_rate 0;
#上游服务器
proxy_pass mysql_backend;
}4.从Consul添加上游服务器
curl -X PUT -d "{\"weight\":1, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://192.168.175.100:8500/v1/kv/upstreams/mysql_backend/192.168.175.201:3306
curl -X PUT -d "{\"weight\":1, \"max_fails\":2, \"fail_timeout\":10}" http://192.168.175.100:8500/v1/kv/upstreams/mysql_backend/192.168.175.202:33065.从Consul删除上游服务器
curl -X DELETE http://192.168.175.100:8500/v1/kv/upstreams/mysql_backend/192.168.175.202:33066.配置upstream_show
server {
listen 13307;
upstream_show;
}配置upstream_show指令后，可以通过curl http://192.168.175.100:13307/upstream_show查看当前动态负载均衡上游服务器列表。
Nginx的完整配置如下：
user hadoop hadoop;
worker_processes auto;
error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
use epoll;
worker_connections 1024;
}
stream {
upstream mysql_backend {
server 127.0.0.1:1111; #占位server
upsync 192.168.175.100:8500/v1/kv/upstreams/mysql_backend upsync_timeout=6m upsync_interval=500ms upsync_type=consul strong_dependency=off;
upsync_dump_path /usr/local/nginx-1.17.2/conf/mysql_backend.conf;
}
server {
#监听端口，默认使用的是tcp协议，如果需要UDP协议，则配置成listen 3307 udp;
listen 3307;
#失败重试
proxy_next_upstream on;
proxy_next_upstream_timeout 0;
proxy_next_upstream_tries 0;
#超时配置
#配置与上游服务器连接超时时间，默认60s
proxy_connect_timeout 1s;
#配置与客户端上游服务器连接的两次成功读/写操作的超时时间，如果超时，将自动断开连接
#即连接存活时间，通过它可以释放不活跃的连接，默认10分钟
proxy_timeout 1m;
#限速配置
#从客户端读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_upload_rate 0;
#从上游服务器读数据的速率，单位为每秒字节数，默认为0，不限速
proxy_download_rate 0;
#上游服务器
proxy_pass mysql_backend;
}
server {
listen 13307;
upstream_show;
}
}
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