从零手写实现 nginx-31-load balance 负载均衡介绍

前言

大家好,我是老马。很高兴遇到你。

我们为 java 开发者实现了 java 版本的 nginx

https://github.com/houbb/nginx4j

如果你想知道 servlet 如何处理的,可以参考我的另一个项目:

手写从零实现简易版 tomcat minicat

手写 nginx 系列

如果你对 nginx 原理感兴趣,可以阅读:

从零手写实现 nginx-01-为什么不能有 java 版本的 nginx?

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从零手写实现 nginx-29-nginx try_files 指令

从零手写实现 nginx-30-nginx proxy_pass upstream 指令

从零手写实现 nginx-31-nginx load-balance 负载均衡

从零手写实现 nginx-32-nginx load-balance 算法 java 实现

nginx 负载均衡是什么?

Nginx 负载均衡,就像一个聪明的分餐员,帮你把大量订单均匀地分配给不同的大厨,让每个大厨都能忙而不乱,最终让顾客都能快速拿到自己的餐品。

例子

假设你经营了一家非常受欢迎的餐馆,来吃饭的顾客特别多。

如果只有一个大厨来做饭,他很快就会忙不过来,顾客就得等很久。为了提高效率,你雇了好几个大厨,每个大厨都能做相同的菜。

  • 负载均衡器(Load Balancer):Nginx 就像餐馆的一个聪明分餐员,他的工作就是接到订单后,把订单均匀地分给每个大厨。这就叫负载均衡。

具体场景:

  1. 客户请求:很多顾客来点餐(客户端请求)。
  2. Nginx 分发请求:Nginx 分餐员接到订单后,把订单分配给不同的大厨(后端服务器)。
  3. 大厨处理请求:每个大厨根据分配到的订单做菜(处理请求),然后把做好的菜(响应)交给分餐员。
  4. 返回结果:分餐员把菜送到顾客手中(返回响应给客户端)。

举个例子:

http {
    upstream my_backend {
        server 192.168.0.1;
        server 192.168.0.2;
        server 192.168.0.3;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name www.example.com;

        location / {
            proxy_pass http://my_backend;
        }
    }
}
  • upstream my_backend:定义了三位大厨的 IP 地址(后端服务器)。
  • proxy_pass http://my_backend:Nginx 分餐员接到顾客的订单后,会把订单均匀地分给这三位大厨处理。

总结

Nginx 负载均衡的目标是通过均匀分配请求,确保每台服务器(大厨)都不至于过载,从而提升整体系统的效率和可靠性。

这样,每个顾客都能更快地得到服务,整个餐馆的运营也更加顺畅。

nginx 支持哪些负载均衡算法?给出对应的例子

Nginx 支持多种负载均衡算法,可以根据不同的需求来选择合适的算法。以下是主要的几种负载均衡算法及其配置示例:

1. 轮询(Round Robin)

这是 Nginx 默认的负载均衡算法。请求依次分配给每个后端服务器,按顺序循环。

upstream my_backend {
    server 192.168.0.1;
    server 192.168.0.2;
    server 192.168.0.3;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;

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

2. 权重轮询(Weighted Round Robin)

可以为每个服务器设置权重,权重越高,分配到的请求越多。

upstream my_backend {
    server 192.168.0.1 weight=3;
    server 192.168.0.2 weight=2;
    server 192.168.0.3 weight=1;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;

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

3. 最少连接(Least Connections)

将新请求分配给当前活动连接数最少的服务器,适用于请求处理时间不均匀的情况。

upstream my_backend {
    least_conn;
    server 192.168.0.1;
    server 192.168.0.2;
    server 192.168.0.3;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;

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

4. IP 哈希(IP Hash)

根据客户端的 IP 地址分配请求,同一 IP 地址的请求会分配到同一台服务器上,适用于需要会话保持的场景。

upstream my_backend {
    ip_hash;
    server 192.168.0.1;
    server 192.168.0.2;
    server 192.168.0.3;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;

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

5. 一致性哈希(Hash)

根据用户定义的键(比如 URL、cookie 等)分配请求,确保相同键的请求分配到同一台服务器。

upstream my_backend {
    hash $request_uri;
    server 192.168.0.1;
    server 192.168.0.2;
    server 192.168.0.3;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;

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

总结

Nginx 提供了多种负载均衡算法,包括轮询、权重轮询、最少连接、IP 哈希和一致性哈希。

每种算法适用于不同的场景和需求,选择合适的算法可以提升系统的性能和可靠性。

通过配置 upstream 指令和相关参数,可以灵活地实现各种负载均衡策略。

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