nginx负载均衡常见的算法和原理

1.默认算法：轮询，相当于lvs的rr，也可以进行设置实现权重轮询相当于lvs的wrr

upstream pc-server {
        server 10.0.0.18:80;#默认权重为1，都默认则为轮询
        #server 10.0.0.18:80 weight=3; #权重为3，不写默认为1，
        server 10.0.0.28:80;
        #server 10.0.0.28:80 max_fails=3 fail_timeout=30s max_conns=10; #下线条件，最多连续失败3次，认为服务器挂了，上线条件，后端挂掉的服务器每隔时间30s检查一次，可用就参与调度，这两项为判断后端服务器健康性的依据，设置最多连接10，默认不限
        server 127.0.0.1 backup;#其他服务器都挂了，自己的服务器才上线。
    }

2.基于 hash 的调度算法

根据报文字段cookie，uri，ip等值进行hash运算，得到的值除以总权重，取模，得到的数按照权重进行分配给后台服务器，进而按照分配进行调度。

添加节点后,或者服务器宕机，会导致很多的调度的缓存信息失效

3.一致性hash 算法

需要做两次哈希运算，格局uri最哈希运算，当用户去访问test.html时候,先对test.html进行哈希运算，然后对于一个很大的数字2³²取模，生成的结果(0-2³²-1的数字，)放到一个环里面，访问不同的test.html目录，生成的结果放到不同的位置，同时对后端服务器ip做哈希运算，然后把结果放到不同位置，请求按照环的方向调度，谁离得近调度给谁，好处是新上线服务器，则新的服务器ip哈希值放到某一位置，只影响一小段目录的访问关系，影响范围小。但是如果后端服务器的ip哈希值在环的一个局部（偏斜），就会造成，部分服务器没啥工作。但是可以把每个服务器ip权重调为1000，总占比没变，但是可以利用这1000个随机数进行生成虚拟ip，分布在环内部，就可以全火力覆盖。

4.基于hash的基本调度算法

1.hash $request_uri;#基于用户请求的uri做简单hash
针对于uri（资源路径）进行哈希运算，得到一个字符串，除以总权重，取余数，针对于余数按权重进行分配，权重是x，则余数是0-x的数就分配给此主机，权重大，分配的余数多，调度的概率就高，容易因为后端服务器挂掉，或者新上线机器导致session出问题。

2.hash $cookie_sessionid #基于cookie中的sessionid这个key进行hash调度,实现会话绑定
针对于session进行哈希运算，得到一个字符串，除以总权重，取余数，针对于余数按权重进行分配，权重是x，则余数是0-x的数就分配给此主机，权重大，分配的余数多，调度的概率就高，容易因为后端服务器挂掉，或者新上线机器导致session出问题。

3.ip_hash;
#源地址hash调度方法，基于的客户端的remote_addr(源地址IPv4的前24位或整个IPv6地址)做hash计算，以实现会话保持
针对于客户端ip进行哈希运算，得到一个字符串，除以总权重，取余数，针对于余数按权重进行分配，权重是x，则余数是0-x的数就分配给此主机，权重大，分配的余数多，调度的概率就高，容易因为后端服务器挂掉，或者新上线机器导致session出问题。

5.一致性hash运算调度算法

hash KEY [consistent];
#基于指定请求报文中首部字段或者URI等key做hash计算，使用consistent参数，将使用ketama一致性hash算法，适用于后端是Cache服务器（如varnish）时使用，consistent定义使用一致性hash运算，一致性hash基于取模运算

具体运用
hash $request_uri consistent; #基于用户请求的uri做一致性hash

hash $cookie_session consistent;#基于cookie中的sessionid这个key进行一致性hash调度,实现会话绑定

6.原地址的hash实践

1.源地址哈希，同一地址访问，哈希值不变，就会发往同一台服务器，
[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
vim ../conf/nginx.conf
http {
     upstream pc-servers {
        hash $remote_addr;
        
[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
nginx -s reload

2.测试
[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org
10.0.0.28
[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org
10.0.0.28
[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org
10.0.0.28

7.uri实现hash实践

1.在web服务器生成是10个test页面文件，
[root@web1:/var/www/html]#
for i in {1..10};do echo 10.0.0.18 test$i > test$i.html;done

[root@web2:/var/www/html]#
for i in {1..10};do echo 10.0.0.28 test$i > test$i.html;done

2.nginx代理修改配置文件
[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
vim ../conf/nginx.conf
http {
     upstream pc-servers {
        hash $request_uri;
        server 10.0.0.18:80;
        server 10.0.0.28:80 max_fails=3 fail_timeout=30s max_conns=10;
    }
[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
nginx -s reload

3.测试
[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org/test2.html
10.0.0.28 test2

[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org/test3.html
10.0.0.28 test3
[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org/test4.html
10.0.0.18 test4
[root@ubuntu18 ~]#curl www.magedu.org/test4.html
10.0.0.18 test4

8.uri一致性哈希实现：

1.[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
vim ../conf/nginx.conf
http {
     upstream pc-servers {
        hash $request_uri consistent;
        server 10.0.0.18:80;
        server 10.0.0.28:80 max_fails=3 fail_timeout=30s max_conns=10;
    }

9. 基于Cookie 实现会话绑定

1.修改配置文件，实现cookie值哈希。
[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
vim ../conf/nginx.conf
http {
     upstream pc-servers {
        hash $cookie_class consistent; #实现cookie哈希。 
        server 10.0.0.18:80;
        server 10.0.0.28:80 max_fails=3 fail_timeout=30s max_conns=10;
    }
[root@proxy:/apps/nginx/conf.d]#
nginx -s reload


2.测试指定cookie值（键值对，键是class，值是m44， -b指定cookie访问）
[root@ubuntu18 ~]#curl -b 'class=m44' http://www.magedu.org/test1.html
10.0.0.18 test1
[root@ubuntu18 ~]#curl -b 'class=m44' http://www.magedu.org/test1.html
10.0.0.18 test1

[root@ubuntu18 ~]#curl -b 'class=m63' http://www.magedu.org/test1.html
10.0.0.28 test1
[root@ubuntu18 ~]#curl -b 'class=m63' http://www.magedu.org/test1.html
10.0.0.28 test1
#利用cookie的值进行哈希绑定调度，如果服务器挂了，那么session就会丢失。

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