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Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

下文给大家带来Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍，希望能够给大家在实际运用中带来一定的帮助，负载均衡涉及的东西比较多，理论也不多，网上有很多书籍，今天我们就用创新互联在行业内累计的经验来做一个解答。

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 Nginx应用

Nginx是一款非常优秀的HTTP云服务器软件
  • 支持高达50000个并发连接数的响应
  • 拥有强大的静态资源处理能力
  • 运行稳定
  • 内存、CPU等系统资源消耗非常低

目前很多大型网站都应用Nginx服务器作为后端网站程序的反向代理及负载均衡器，提升整个站点的负载并发能力

Nginx负载均衡实现原理

Nginx配置反向代理的主要参数

upstream 服务池名{}

配置后端服务器池，以提供响应数据

proxy_ _pass http://服务池名

配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

Nginx静态处理优势

  • Nginx处理静态页面的效率远高于Tomcat的处理能力
  • 如果Tomcat的请求量为1000次，则Nginx的请求量为6000次
  • Tomcat每秒的吞吐量为0.6M，Nginx的每秒吞吐量为3.6M
  • Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍，优势可见一斑

动静分离原理

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

实验环境：

Nginx服务器：192.168.52.135
Tomcat服务器1：192.168.52.134
Tomcat服务器2：192.168.52.150
1、将实验所需工具包从宿主机共享出去

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

负载均衡配置：

一、搭建Tomcat服务器1

1、安装jdk
[root@tomcat1 ~]# mkdir /mnt/tools   //创建挂载目录
[root@tomcat1 ~]# mount.cifs //192.168.100.100/tools /mnt/tools/   //挂载共享工具包
Password for root@//192.168.100.100/tools:  
[root@tomcat1 ~]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat1 tomcat]# ls
12D18CFCD6599AFF0445766ACC4CA231C5025773.torrent  apache-jmeter-5.1.zip        jdk-8u201-linux-x64.rpm
apache-jmeter-5.1                                 apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  tomcat优化压测.jmx
[root@tomcat1 tomcat]#
[root@tomcat1 tomcat]# rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm   //直接安装rpm包
2、配置环境变量
[root@tomcat1 tomcat]# cd /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/   //切换目录
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# vim /etc/profile   //修改系统环境变量文件
##文件末尾添加环境变量
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# source /etc/profile   //重新加载配置文件
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# java -version   //查看版本
java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]#
3、配置Tomcat
[root@tomcat1 jdk1.8.0_201-amd64]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat1 tomcat]# tar zxf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz -C /opt/   //解压到“/opt/”目录
[root@tomcat1 tomcat]# mv /opt/apache-tomcat-9.0.16/ /usr/local/tomcat9   //移动到“/usr/local/”目录并重命名
[root@tomcat1 bin]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/startup.sh /usr/bin/   //建立启动脚本软链接
[root@tomcat1 bin]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/shutdown.sh /usr/bin/   //建立关闭脚本软链接
[root@tomcat1 bin]#
[root@tomcat1 bin]# startup.sh    //开启Tomcat服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat1 bin]#
[root@tomcat1 bin]# netstat -ntap | grep 8080   //查看端口
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      19488/java          
[root@tomcat1 bin]# 
[root@tomcat1 bin]# systemctl stop firewalld.service    //关闭防火墙
[root@tomcat1 bin]# setenforce 0   //关闭增强性安全功能
[root@tomcat1 bin]#
4、测试访问

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

5、添加站点和首页文件
[root@tomcat1 bin]# mkdir -pv /web/webapp1   //创建站点目录
mkdir: 已创建目录 "/web"
mkdir: 已创建目录 "/web/webapp1"
[root@tomcat1 bin]# vim /web/webapp1/index.jsp   //添加首页文件
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>

 
  JSP test1 page
 
 
  <% out.println("Welcome to test site,http://www.test1.com");%>
6、修改Tomcat配置文件
[root@tomcat1 bin]# cd ../conf/   //切换目录
[root@tomcat1 conf]# vim server.xml   //修改配置文件
    
                        ##在Host标签里，添加下面内容
        
        
[root@tomcat1 conf]# shutdown.sh    //关闭服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
[root@tomcat1 conf]# startup.sh    //开启服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat1 conf]#
7、测试访问网站

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

二、搭建Tomcat服务器2

1、安装jdk
[root@tomcat2 ~]# mkdir /mnt/tools   //创建挂载目录
[root@tomcat2 ~]# mount.cifs //192.168.100.100/tools /mnt/tools/   //挂载共享工具包
Password for root@//192.168.100.100/tools:  
[root@tomcat2 ~]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat2 tomcat]# rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm   //直接安装rpm包
2、配置环境变量
[root@tomcat2 tomcat]# cd /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/   //切换目录
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# vim /etc/profile   //修改系统环境变量文件
##文件末尾添加环境变量
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# source /etc/profile   //重新加载配置文件
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# java -version   //查看版本

java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]#
3、配置Tomcat
[root@tomcat2 jdk1.8.0_201-amd64]# cd /mnt/tools/tomcat/   //切换到挂载目录
[root@tomcat2 tomcat]# tar zxf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz -C /opt/    //解压到“/opt/”目录
[root@tomcat2 tomcat]# mv /opt/apache-tomcat-9.0.16/ /usr/local/tomcat9   //移动到“/usr/local/”目录并重命名
[root@tomcat2 tomcat]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/startup.sh /usr/bin/   //建立启动脚本软链接
[root@tomcat2 tomcat]# ln -s /usr/local/tomcat9/bin/shutdown.sh /usr/bin/   //建立关闭脚本软链接
[root@tomcat2 tomcat]# startup.sh    //开启服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat2 tomcat]# netstat -ntap | grep 8080   //查看端口
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      52941/java          
[root@tomcat2 tomcat]#
[root@tomcat2 tomcat]# systemctl stop firewalld.service    //关闭防火墙
[root@tomcat2 tomcat]# setenforce 0   //关闭增强性安全功能
[root@tomcat2 tomcat]#
4、检测访问

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

5、添加站点和首页文件
[root@tomcat2 tomcat]# mkdir -pv /web/webapp1   //创建站点目录
mkdir: 已创建目录 "/web"
mkdir: 已创建目录 "/web/webapp1"
[root@tomcat2 tomcat]# vim /web/webapp1/index.jsp   //添加首页文件
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>

 
  JSP test1 page
 
 
  <% out.println("Welcome to test site,http://www.test2.com");%>
6、修改Tomcat配置文件
[root@tomcat2 tomcat]# cd /usr/local/tomcat9/conf/   //切换目录
[root@tomcat2 conf]# vim server.xml    //修改配置文件
    
                        ##在Host标签里，添加下面内容                       
        
        
[root@tomcat2 conf]# shutdown.sh     //关闭服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
[root@tomcat2 conf]# startup.sh    //开启服务
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@tomcat2 conf]#
7、检测访问站点

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

三、搭建Nginx服务器

1、安装环境包
[root@nginx ~]# yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++
............//省略过程
[root@nginx ~]#
2、解压Nginx源码包
[root@nginx ~]# mkdir /mnt/tools   //创建挂载目录
[root@nginx ~]# mount.cifs //192.168.100.100/tools /mnt/tools/   //挂载共享目录
Password for root@//192.168.100.100/tools:  
[root@nginx ~]# cd /mnt/tools/LNMP/   //切换到挂载目录
[root@nginx LNMP]# ls
Discuz_X3.4_SC_UTF8.zip    nginx-1.12.2.tar.gz  php-7.1.20.tar.gz
MySQL-boost-5.7.20.tar.gz  php-7.1.10.tar.bz2
[root@nginx LNMP]# tar zxf nginx-1.12.2.tar.gz -C /opt/    //解压源码包
[root@nginx LNMP]# cd /opt/   
[root@nginx opt]# ls
nginx-1.12.2  rh
[root@nginx opt]#
3、编译安装Nginx服务
[root@nginx opt]# cd nginx-1.12.2/   //切换目录
[root@nginx nginx-1.12.2]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx   //创建用户nginx
[root@nginx nginx-1.12.2]# ./configure \   //配置nginx服务
> --prefix=/usr/local/nginx \   //安装路径
> --user=nginx \   //属主
> --group=nginx \   //属组
> --with-file-aio \   //启用file aio支持（一种APL文件传输格式）
> --with-http_stub_status_module \   //获取nginx自上次启动以来的工作状态
> --with-http_gzip_static_module \   //在线实时压缩输出数据流
> --with-http_flv_module \   //为Flash Video(FLV)文件 提供服务端伪流媒体支持
> --with-http_ssl_module    //为HTTPS提供了必要的支持
[root@nginx nginx-1.12.2]# make && make install
4、Nginx服务管理优化
[root@nginx nginx-1.12.2]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/   //为nginx命令建立软链接，方便系统识别
[root@nginx nginx-1.12.2]# 
[root@nginx nginx-1.12.2]# vim /etc/init.d/nginx   //添加管理脚本
#!/bin/bash
# chkconfig: - 99 20
# description: Nginx Service Control Script
PROG="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
PIDF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
  start)
    $PROG
    ;;
  stop)
    kill -s QUIT $(cat $PIDF)
    ;;
  restart)
    $0 stop
    $0 start
    ;;
  reload)
    kill -s HUP $(cat $PIDF)
    ;;
  *)
        echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
        exit 1
esac
exit 0
[root@nginx nginx-1.12.2]# chmod +x /etc/init.d/nginx   //给脚本添加执行权限
[root@nginx nginx-1.12.2]# chkconfig --add nginx   //添加让service工具能够识别
[root@nginx nginx-1.12.2]#
[root@nginx nginx-1.12.2]# service nginx start    //开启服务
[root@nginx nginx-1.12.2]# service nginx stop    //关闭服务
[root@nginx nginx-1.12.2]#
5、修改Nginx服务配置文件
[root@nginx nginx-1.12.2]# cd /usr/local/nginx/conf/   //切换目录
[root@nginx conf]# ls
fastcgi.conf          fastcgi_params.default  mime.types          nginx.conf.default   uwsgi_params
fastcgi.conf.default  koi-utf                 mime.types.default  scgi_params          uwsgi_params.default
fastcgi_params        koi-win                 nginx.conf          scgi_params.default  win-utf
[root@nginx conf]# vim nginx.conf   //修改配置文件

    upstream tomcat-server {   ##添加tomcat服务器
                server 192.168.52.134:8080 weight=1;
                server 192.168.52.150:8080 weight=1;
        }

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass http://tomcat-server;   ##添加代理
        }

[root@nginx conf]# nginx -t   //检查配置文件格式
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@nginx conf]# 
[root@nginx conf]# service nginx start    //开启服务
[root@nginx conf]# netstat -ntap | grep nginx   //查看端口
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      41747/nginx: master 
[root@nginx conf]# systemctl stop firewalld.service    关闭防火墙
[root@nginx conf]# setenforce 0   //关闭增强性安全功能
[root@nginx conf]#

四、检测负载均衡服务

1、访问Nginx代理服务器IP地址

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

2、刷新页面，测试是否负载均衡

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍
（生产环境下，两个页面需要相同，这是为了方便演示故意设置不同）

动静分离配置

一、Nginx服务器配置

1、修改Nginx服务配置文件
[root@nginx conf]# vim nginx.conf   //修改配置文件
##不用修改
          upstream tomcat-server {
                server 192.168.52.134:8080 weight=1;
                server 192.168.52.150:8080 weight=1;
        }

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
           # proxy_pass http://tomcat-server;   ##注释
        }
##添加以下内容
        location ~.*.jsp$ {
            proxy_pass http://tomcat-server;
            proxy_set_header Host $host;
        }

        location ~.*.\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {
            root html;
            expires 30d;
        }
2、修改Nginx服务首页文件
[root@nginx conf]# vim ../html/index.html



   //支持中文字符集
静态页面




静态页面


这是静态页面



[root@nginx conf]# service nginx stop 
[root@nginx conf]# service nginx start 
[root@nginx conf]#
3、测试首页

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二、Tomcat服务器1配置

创建一个新的首页文件
[root@tomcat1 ~]# cd /usr/local/tomcat9/webapps/   //切换目录
[root@tomcat1 webapps]# ls
docs  examples  host-manager  manager  ROOT
[root@tomcat1 webapps]# mkdir test   //创建站点目录
[root@tomcat1 webapps]# cd test/
[root@tomcat1 test]# vim index.jsp   //添加首页文件

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ page import="java.util.Date" %>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat" %>




动态页面1



动态页面1

三、Tomcat服务器2配置

创建一个新的首页文件
[root@tomcat2 ~]# cd /usr/local/tomcat9/webapps/   //切换目录
[root@tomcat2 webapps]# ls
docs  examples  host-manager  manager  ROOT
[root@tomcat2 webapps]# mkdir test   //创建站点目录
[root@tomcat2 webapps]# cd test/
[root@tomcat2 test]# vim /index.jsp   //添加首页文件

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ page import="java.util.Date" %>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat" %>




动态页面2



动态页面2

四、测试能否动静分离

1、通过Nginx服务器IP地址访问动态文件

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

2、刷新页面，测试负载均衡

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

五、让Tomcat服务器调用Nginx服务器站点的图片

1、分别在两台Tomcat服务器的首页文件，添加图片
[root@tomcat1 test]# vim index.jsp 

动态页面1

   //只需修改此行

[root@tomcat2 test]# vim index.jsp

动态页面2

   //只需修改此行
2、将图片添加到Nginx服务器指定站点
[root@nginx conf]# cd /mnt/tools/   //切换到挂载点
[root@nginx tools]# mkdir -p /usr/local/nginx/html/test   //创建站点目录test，注意必须与Tomcat站点相同
[root@nginx tools]# cp picture.jpg /usr/local/nginx/html/test/   //复制图片到站点
[root@nginx tools]#
3、测试访问

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

4、再次刷新，测试负载均衡

Nginx负载均衡的实现原理和动静分离的分析介绍

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