正反向代理、负载均衡、Nginx配置实现
一、正反向代理
1、前提
我们曾经使用翻墙软件，访问google；使用了代理软件时，需要在浏览器选项中配置代理的地址，我们仅仅有代理这个概念，并不清楚代理还有正向和反向之分。
2、正向代理（代替客户端访问服务器）
正向代理：是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)，然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。
正向代理中，proxy和client同属于一个LAN，对server透明；
3、反向代理
反向代理：以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。
反向代理中，proxy和server同属于一个LAN，对client透明；
4、区别理解
正向代理的内部是客户端，代替客户端访问服务器；反向代理的内部是服务器，客户端通过反向代理访问内部服务器；
正向代理代理的对象是客户端，反向代理代理的对象是服务端；
正向代理是代理(v)客户端，为客户端收发请求，使真实客户端对服务器不可见；反向代理是代理(v)服务器，为服务器收发请求，使真实服务器对客户端不可见；
正向代理隐藏真实客户端，反向代理隐藏真实服务端；
5、代理作用
访问 原本无法访问的服务； 翻墙访问Google，正向代理服务器
提高访问速度；目标服务器返回数据会缓存带代理服务器上，下次访问同一站点会优先使用缓存数据；代理服务器途径路由速度快；
访问授权管理；正向代理服务器根据ip限制客户端访问；
6、Nginx实现
下文中IP对应的机器名：
IP 机器名 角色名
10.0.0.139 [elk] client
10.0.0.136 [lvs-master] nginx server
10.0.0.137 [kvm] web server 1
10.0.0.111 [lvs-backup] web server 2
https://blog.csdn.net/hiyun9/article/details/51602428
6.1 正向代理
Nginx server:(内网地址：10.0.0.136，外网地址：172.16.27.64)
使用VirtualBox Manager虚拟出双网卡。
[root@lvs-master conf.d]# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:30:56:99
inet addr:10.0.0.136 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe30:5699/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:891978 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:9509 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:81841095 (78.0 MiB) TX bytes:13339058 (12.7 MiB) eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:55:4C:72
inet addr:172.16.27.64 Bcast:172.16.27.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe55:4c72/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:913671 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:22712 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:109369858 (104.3 MiB) TX bytes:1903855 (1.8 MiB) lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:36222 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:36222 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:3899937 (3.7 MiB) TX bytes:3899937 (3.7 MiB)
[root@lvs-master conf.d]# cat zxproxy.conf
server {
listen 80; #监听的端口
server_name 10.0.0.136; #server的内容地址，与client需要网络互通 resolver 172.16.5.1; #DNS，这个是DNS，访问外网
location / {
proxy_pass http://$http_host$request_uri; #$http_host和$request_uri是nginx系统变量，不需要替换，保持原样
}
Nginx client:只有一个内网网卡，通过访问Nginx server去访问internet，其实翻墙、肉鸡、之类的俗称就是这个原理。
1 [root@kvm ~]# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:72:8C:3B
inet addr:10.0.0.137 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe72:8c3b/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1462448 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:21130 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:145119904 (138.3 MiB) TX bytes:2814635 (2.6 MiB) lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:60800 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:60800 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:4831102 (4.6 MiB) TX bytes:4831102 (4.6 MiB) [root@kvm ~]# wget www.baidu.com
--2016-06-08 13:02:08-- http://www.baidu.com/
正在解析主机 www.baidu.com... 失败：域名解析暂时失败。 #无法访问百度
wget: 无法解析主机地址 “www.baidu.com” [root@kvm ~]# export http_proxy=http://10.0.0.136:80 #设定环境变量，指定代理服务器的ip及端口 [root@kvm ~]# wget www.baidu.com #可以成功访问百度了
--2016-06-08 13:08:15-- http://www.baidu.com/
正在连接 10.0.0.136:80... 已连接。
已发出 Proxy 请求，正在等待回应... 200 OK
长度：未指定 [text/html]
正在保存至: “index.html.1” [ <=> ] 99,762 --.-K/s in 0.07s 2016-06-08 13:08:16 (1.36 MB/s) - “index.html.1” 已保存 [99762]
6.2 反向代理
[root@lvs-master conf.d]# ls #nginx目录下的配置文件
zxproxy.conf
[root@lvs-master conf.d]# cp zxproxy.conf fxproxy.conf #复制一份，之前是正向代理，现在是反向代理
[root@lvs-master conf.d]# mv zxproxy.conf zxproxy.conf.bak
[root@lvs-master conf.d]# cat fxproxy.conf
server {
listen 80;
server_name 10.0.0.136; #根据环境介绍，nginx server ip location / {
proxy_pass http://10.0.0.137; #被代理的服务器ip
} #proxy_pass: proxy_pass URL
#默认值：NO
#使用字段：location，location中的if字段
#这个参数设置被代理服务器的地址和被映射的URL，地址可以使主机名、域名、IP加端口的模式，如：
#proxy_pass http://192.168.1.6:8099/linuxtone/; [root@lvs-master conf.d]# service nginx restart #重启加载配置
#先登录到实验环境中的clinet机上，ip如下：
[root@elk ~]# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:3D:40:40
inet addr:10.0.0.139 Bcast:10.255.255.255 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe3d:4040/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:2618345 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:247926 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:336182790 (320.6 MiB) TX bytes:35145157 (33.5 MiB) lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:177352 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:177352 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:26547640 (25.3 MiB) TX bytes:26547640 (25.3 MiB) [root@elk ~]# curl 10.0.0.136 #访问反向代理服务器
<html>
10.0.0.137
</html>
#我们看到访问代理服务器，结果被转发到了web server1上。 #接下来我们分别看下nginx-server和web-server1的日志：
nginx-server：
[root@lvs-master ~]# tail /var/log/nginx/access.log
10.0.0.139- - [08/Jun/2016:15:35:43 +0800] "GET / HTTP/1.1" 200 26 "-" "curl/7.19.7
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh2/1.4.2" "-" web-server：
[root@kvm httpd]# tail /var/log/httpd/access_log
10.0.0.136 - - [08/Jun/2016:15:21:12 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh2/1.4.2" ##我们看到nginx-server上的nginx的日志，显示访问的用户是10.0.0.139也就是我们环境的clinet，
#而web-server上显示的ip是10.0.0.136，也就是nginx-server。
#说白了反向代理，对客户来说nginx-server就是真正的服务器，实际上，当用户访问nginx-server的时候，会将请求转发到
#web-server1上，然后web-server1将请求的结果发给nginx-server，然后由ngin小-server将请求的结果转交给用户。 #在web-server上看到的都是代理的ip，能不能也看到真实用户的ip呢？ [root@lvs-master conf.d]# cat fxproxy.conf
server {
listen 80;
server_name 10.0.0.136; #根据环境介绍，nginx server ip location / {
proxy_pass http://10.0.0.137; #被代理的服务器ip
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; #多了这行
}
[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart
2 [root@kvm ~]# tail /var/log/httpd/access_log
10.0.0.136 - - [08/Jun/2016:16:10:53 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh2/1.4.2" #改了之后还是显示的是代理服务器的ip,我们去web-server上修改下配置
[root@kvm ~]# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\"" combined
LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b" common
LogFormat "%{Referer}i -> %U" referer
LogFormat "%{User-agent}i" agent #修改为：(%h指的的访问的主机，现在改为访问的真实主机ip)
LogFormat "%{X-Real-IP}i</span> %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\"" combined
LogFormat "%h %l %u %t \"%r\" %>s %b" common
LogFormat "%{Referer}i -> %U" referer
LogFormat "%{User-agent}i" agent</span> [root@kvm ~]# service httpd restart
停止 httpd： [确定]
正在启动 httpd： [确定] [root@kvm ~]# tail /var/log/httpd/access_log
10.0.0.136 - - [08/Jun/2016:16:10:53 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh2/1.4.2"
<span style="color:#FF0000;">10.0.0.139</span> - - [08/Jun/2016:16:16:01 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 26 "-" "curl/7.19.7
(x86_64-redhat-linux-gnu) libcurl/7.19.7 NSS/3.19.1 Basic ECC zlib/1.2.3 libidn/1.18 libssh2/1.4.2"
#已经变成了真实的访问地址
代理多个web服务器：
[root@lvs-master conf.d]# cat fxproxy.conf
server {
listen 80;
server_name 10.0.0.136; location / {
proxy_pass http://10.0.0.137;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
location /web2 { #多加个location
proxy_pass http://10.0.0.111;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
} [root@lvs-backup ~]# cd /var/www/html/ #进入10.0.0.111这个web-server2
[root@lvs-backup html]# mkdir web
[root@lvs-backup html]# echo "<html>10.0.0.111</html>" > index.html
#我们去client上访问试试：
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136/web2/
<html>
10.0.0.111
</html>
#访问成功
二、负载均衡
1、概念
负载均衡（Load Balance），意思就是分摊到多个操作单元上进行执行；
通过一定的调度算法将流量分发到不同的应用服务器上面，同时对应用服务器做周期性的健康检查，从应用服务器集群中动态的剔除故障节点，保证应用的高可用。
2、分类
负载均衡又分为四层负载均衡和七层负载均衡
四层负载均衡，主要通过报文中的目标地址和端口，再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式，决定最终选择的内部服务器；
七层负载均衡，也称为“内容交换”，主要通过报文中的真正有意义的应用层内容，再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式，决定最终选择的内部服务器；
七层负载均衡，可以对客户端的请求和服务器的响应进行任意意义上的修改，极大的提升了应用系统在网络层的灵活性；
七层负载均衡，更具有安全性，SYN攻击在负载均衡设备上就截止，不会影响后台服务器的正常运营；
3、负载均衡算法
轮询及加权轮询
- 轮询(Round Robbin)当服务器群中各服务器的处理能力相同时，且每笔业务处理量差异不大时，最适合使用这种算法。 轮循，按公约后的权重设置轮循比率。存在慢的提供者累积请求问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。
- 加权轮询(Weighted Round Robbin)为轮询中的每台服务器附加一定权重的算法，权值越大概率越高。比如服务器1权重1，服务器2权重2，服务器3权重3，则顺序为1-2-2-3-3-3-1-2-2-3-3-3- ......
IP地址散列
- 通过管理发送方IP和目的地IP地址的散列，将来自同一发送方的分组(或发送至同一目的地的分组)统一转发到相同服务器的算法。当客户端有一系列业务需要处理而必须和一个服务器反复通信时，该算法能够以流(会话)为单位，保证来自相同客户端的通信能够一直在同一服务器中进行处理。
最小连接及加权最小连接
- 最少连接(Least Connections)在多个服务器中，与处理连接数(会话数)最少的服务器进行通信的算法。即使在每台服务器处理能力各不相同，每笔业务处理量也不相同的情况下，也能够在一定程度上降低服务器的负载。
- 加权最少连接(Weighted Least Connection)为最少连接算法中的每台服务器附加权重的算法，该算法事先为每台服务器分配处理连接的数量，并将客户端请求转至连接数最少的服务器上。
URL散列
- 通过管理客户端请求URL信息的散列，将发送至相同URL的请求转发至同一服务器的算法。
4、负载均衡实现
默认情况
[root@lvs-master conf.d]# cat ../nginx.conf
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream; log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; access_log /var/log/nginx/access.log main; sendfile on;
#tcp_nopush on; keepalive_timeout 65; #gzip on;
upstream 1.2.3.4 {
server 10.0.0.111:80;
server 10.0.0.137:80;
}
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
} [root@lvs-master conf.d]# cat slb.confserver
{
location / {
proxy_pass http://1.2.3.4; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
#注，upstream是定义在server{ }之外的，不能定义在server{ }内部。定义好upstream之后，用proxy_pass引用一下即可。
#结果
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.111
</html>
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.137
</html>
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.111
</html>
#结果是server1,2交替出现，说明默认是轮询方式的负载均衡。
设置超时时间次数等
[root@lvs-master conf.d]# cat ../nginx.conf
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream; log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; access_log /var/log/nginx/access.log main; sendfile on;
#tcp_nopush on; keepalive_timeout 65; #gzip on;
upstream 1.2.3.4 {
server 10.0.0.111:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2;
server 10.0.0.137:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2;
}
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart
#结果
[root@kvm httpd]# service httpd stop #关闭web-server1服务
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.111
</html>
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.111
</html>
#现在只能访问web-server2了。 [root@kvm httpd]# service httpd start #打开web-server1服务
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.111
</html>
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.137
</html>
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.111
</html>
ip_hash的负载均衡
[root@lvs-master conf.d]# cat ../nginx.conf
upstream 1.2.3.4 {
ip_hash;
server 10.0.0.111:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2;
server 10.0.0.137:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=2;
}
[root@lvs-master conf.d]# service nginx restart
停止 nginx： [确定]
正在启动 nginx： [确定] [root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.137
</html>
[root@elk ~]# curl 10.0.0.136
<html>
10.0.0.137
</html>
#配置这种负载均衡后，>每个请求按访问IP的hash结果分配，这样来自同一个IP的访客固定访问一个后端服务器，
#有效解决了动态网页存在的session共享问题。（一般电子商务网站用的比较多）
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