一、搭建测试环境

这里的测试环境为通过virtualbox 安装的两台lubuntu 19.04 虚拟机，linux 系统安装方法不作赘述。

为了保证两台 linux 虚拟机之间的相互访问，虚拟机的网络配置除了默认的 nat 方式外，还使用了 virtualbox 软件提供的内部网络（internal） 联网方式。

此外，还需要将两台虚拟机中与“内部网络”相关联的网卡，绑定上 同一网段 的静态 ip 地址，则两台主机形成局域网络，相互之间可以直接访问。

网络配置

打开 virtualbox 软件，分别进入两台虚拟机的设置界面，为其添加 连接方式为内部网络 的网络连接，截图如下（两台虚拟机作同样的配置）：

内部网络

登录进虚拟机系统，使用 ip addr 命令查看当前的网络连接信息：

$ ip addr
...
2: enp0s3:  mtu 1500 qdisc fq_codel state up group default qlen 1000
 link/ether 08:00:27:38:65:a8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet 10.0.2.15/24 brd 10.0.2.255 scope global dynamic noprefixroute enp0s3
  valid_lft 86390sec preferred_lft 86390sec
 inet6 fe80::9a49:54d3:2ea6:1b50/64 scope link noprefixroute
  valid_lft forever preferred_lft forever
3: enp0s8:  mtu 1500 qdisc fq_codel state up group default qlen 1000
 link/ether 08:00:27:0d:0b:de brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet6 fe80::2329:85bd:937e:c484/64 scope link noprefixroute
  valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到，此时的 enp0s8 网卡还没有绑定 ipv4 地址，需要为其手动指定静态 ip。

需要 注意 的是，从 ubuntu 17.10 版本开始，一个新的名为 netplan 的工具被引入，原来的网络配置文件 /etc/network/interfaces 不再生效。

所以为网卡设置静态 ip 时需要修改 /etc/netplan/01-network-manager-all.yaml 配置文件，示例如下：

network:
 version: 2
 renderer: networkmanager
  ethernets:
  enp0s8:
   dhcp4: no
   dhcp6: no
   addresses: [192.168.1.101/24]
#   gateway4: 192.168.1.101
#   nameservers:
#     addresses: [192.168.1.101, 8.8.8.8]

由于两台主机处于同一子网，网关和 dns 服务器未配置的情况下仍可以互相访问。对应的配置项暂时先注释掉（后续可以尝试自行搭建 dns 服务器）。

编辑完成后运行 sudo netplan apply 命令，前面配置的静态 ip 即可生效。

$ ip addr
...
3: enp0s8:  mtu 1500 qdisc fq_codel state up group default qlen 1000
  link/ether 08:00:27:0d:0b:de brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  inet 192.168.1.101/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute enp0s8
    valid_lft forever preferred_lft forever
  inet6 fe80::a00:27ff:fe0d:bde/64 scope link
    valid_lft forever preferred_lft forever

登录进另一台虚拟机中，执行同样的操作（注意配置文件中的 addresses 项改为 [192.168.1.102/24] ）。两台虚拟机的网络即配置完成。

此时有 linux 虚拟机 server1，ip 地址为 192.168.1.101；linux 虚拟机 server2，ip 地址为 192.168.1.102。两台主机可相互访问。测试如下：

starky@server1:~$ ping 192.168.1.102 -c 2
ping 192.168.1.102 (192.168.1.102) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.102: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.951 ms
64 bytes from 192.168.1.102: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.330 ms
--- 192.168.1.102 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 2ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.330/0.640/0.951/0.311 ms
skitar@server2:~$ ping 192.168.1.101 -c 2
ping 192.168.1.101 (192.168.1.101) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.101: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.223 ms
64 bytes from 192.168.1.101: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.249 ms
--- 192.168.1.101 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 29ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.223/0.236/0.249/0.013 ms

二、安装 nginx 服务器

nginx 的安装方式主要有两种：

• 预编译的二进制程序。这是最简单和最快速的安装方式，各主流操作系统都可以通过包管理器（如 ubuntu 的 apt-get）安装。此种方式会安装几乎所有的 官方 模块或插件。
  

• 从源代码编译安装。这种方式相对于前者更加灵活，可以自行选择需要安装的模块或第三方插件。
  

本示例并没有特殊的需求，所以直接选择第一种安装方式。命令如下：

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install nginx

安装成功后，通过 systemctl status nginx 命令查看 nginx 服务的运行状态：

$ systemctl status nginx
● nginx.service - a high performance web server and a reverse proxy server
  loaded: loaded (/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: en
  active: active (running) since tue 2019-07-02 01:22:07 cst; 26s ago
   docs: man:nginx(8)
 main pid: 3748 (nginx)
  tasks: 2 (limit: 1092)
  memory: 4.9m
  cgroup: /system.slice/nginx.service
      ├─3748 nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_pro
      └─3749 nginx: worker process

通过 curl -i 127.0.0.1 命令验证 web 服务器是否可以正常访问：

$ curl -i 127.0.0.1
http/1.1 200 ok
server: nginx/1.15.9 (ubuntu)
...

三、负载均衡配置

负载均衡（load-balancing）即按照一定的规则将负载分摊到多个操作单元上执行，从而提高服务的可用性和响应速度。

简单的示例图如下：

load-balancing

如某网站应用部署在多台主机构成的服务器集群上，负载均衡服务器位于终端用户和服务器集群之间，负责接收终端用户的访问流量，并根据一定的规则将用户访问 分发 给后端的服务器主机，从而提高在高并发状态下的响应速度。

负载均衡服务器

nginx 可以通过 upstream 选项配置负载均衡。这里使用虚拟机 server1 作为负载均衡服务器。

修改 serve1 上默认站点的配置文件（ sudo vim /etc/nginx/sites-available/default ），改为如下内容：

upstream backend {
  server 192.168.1.102:8000;
  server 192.168.1.102;
}
server {
  listen 80;

  location / {
    proxy_pass http://backend;
  }
}

基于测试的目的，当前只有两台虚拟机。server1（192.168.1.101）已经作为负载均衡服务器，所以使用 server2（192.168.1.102）作为应用服务器。

这里借助 nginx 的虚拟主机功能，分别将 192.168.1.102 和 192.168.1.102:8000 “模拟”为两台不同的应用服务器。

Thiings

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应用服务器

修改 server2 上默认站点的配置文件（ sudo vim /etc/nginx/sites-available/default ），改为如下内容：

server {
    listen 80;

    root /var/www/html;

    index index.html index.htm index.nginx-debian.html;

    server_name 192.168.1.102;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

在 /var/www/html 目录下创建 index.html 文件，作为 default 站点的 index 页面，内容如下：

  
    
  
  
    
this is server1, address 192.168.1.102.
  

运行 sudo systemctl restart nginx 命令重启 nginx 服务，此时访问 即可获取刚刚创建的 index.html 页面：

$ curl 192.168.1.102

  
    
  
  
    
this is server1, address 192.168.1.102.
  

配置“另一台主机”上的站点，在 server2 上创建 /etc/nginx/sites-available/server2 配置文件，内容如下：

server {
    listen 8000;

    root /var/www/html;

    index index2.html index.htm index.nginx-debian.html;

    server_name 192.168.1.102;

    location / {
        try_files $uri $uri/ =404;
    }
}

注意监听端口和 index 页面的配置变化。在 /var/www/html 目录下创建 index2.html 文件，作为 server2 站点的 index 页面，内容如下：

  
    
  
  
    
this is server2, address 192.168.1.102:8000.
  

ps：为了测试目的，default 站点和 server2 站点配置在同一个主机 server2 上，且页面稍有不同。实际环境中通常将这两个站点配置在不同的主机上，且内容一致。

运行 sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/server2 /etc/nginx/sites-enabled/ 命令启用刚刚创建的 server2 站点。

重启 nginx 服务，此时访问  即可获取刚刚创建的 index2.html 页面：

$ curl 192.168.1.102:8000

  
    
  
  
    
this is server2, address 192.168.1.102:8000.
  

负载均衡测试

回到负载均衡服务器即虚拟机 server1 上，其配置文件中设置的 反向代理 url 为  。

由于未曾配置域名解析服务，无法将 urlhttp://backend 定位到正确的位置。

可以修改 server1 上的 /etc/hosts 文件，添加如下一条记录：

127.0.0.1 backend

即可将该域名解析到本地 ip ，完成对负载均衡服务器的访问。

重启 nginx 服务，在 server1 上访问 ，效果如下：

$ curl http://backend

  
    
  
  
    
this is server1, address 192.168.1.102.
  

$ curl http://backend

  
    
  
  
    
this is server2, address 192.168.1.102:8000.
  

$ curl http://backend

  
    
  
  
    
this is server1, address 192.168.1.102.
  

$ curl http://backend

  
    
  
  
    
this is server2, address 192.168.1.102:8000.
  

从输出中可以看出，server1 对负载均衡服务器 的访问，完成了对应用服务器 server2 上两个 web 站点的 轮询 ，起到负载均衡的作用。

四、负载均衡方法

nginx 开源版本提供四种负载均衡的实现方式，简单介绍如下。

1. round robin

用户请求 均匀 地分配给后端服务器集群（可以通过 weight 选项设置轮询的 权重 ），这是 nginx 默认使用的负载均衡方式：

upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server backend2.example.com;
}

2. least connections

用户请求会优先转发给集群中当前活跃连接数最少的服务器。同样支持 weight 选项。

upstream backend {
  least_conn;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

3. ip hash

用户请求会根据 客户端 ip 地址 进行转发。即该方式意图保证某个特定的客户端最终会访问 同一个 服务器主机。

upstream backend {
  ip_hash;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

4. generic hash

用户请求会根据一个 自定义键值 确定最终转发的目的地，该键值可以是字符串、变量或者组合（如源 ip 和端口号）。

upstream backend {
  hash $request_uri consistent;
  server backend1.example.com;
  server backend2.example.com;
}

权重

参考下面的示例配置：

upstream backend {
  server backend1.example.com weight=5;
  server backend2.example.com;
  server 192.0.0.1 backup;
}

默认权重（weight）为 1 。 backup 服务器 只有在所有其他服务器全部宕机的情况下才会接收请求。

如上面的示例，每 6 个请求会有 5 个转发给 backend1.example.com，1 个转发给 backend2.example.com。只有当 backend1 和 backend2 全部宕机时，192.0.0.1 才会接收并处理请求。