NGINX TCP和UDP负载均衡

本文概述

• 配置反向代理
• 配置TCP或UDP负载均衡

Nginx Plus可以代理和负载均衡TCP(传输控制协议)流量。 TCP是许多流行的应用程序和服务(例如MySQL, LDAP和RTMP)的协议。

同样, Nginx Plus可以代理和负载均衡UDP流量。用户数据报协议(UDP)是许多流行的非事务性应用程序(例如DNS, Syslog和RADIUS)的协议。

配置反向代理

首先, 我们需要配置反向代理, 以便Nginx开源或Nginx Plus可以将TCP连接或UDP数据报从客户端转发到上游组或代理服务器。

使用Nginx配置文件并执行以下步骤：

1.创建一个顶级流{}块。

stream {
    # ...
}

2.在顶级流{}上下文中为每个虚拟服务器定义一个或多个服务器{}配置块。

3.在服务器{}配置块中, 包括每个服务器的listen指令, 以定义IP地址和/或服务器在其上侦听的端口。

对于UDP流量, 还添加UDP参数。由于TCP是流上下文的默认协议, 因此没有要监听指令的TCP参数：

stream {

    server {
        listen 12345;
        # ...
    }

    server {
        listen 53 udp;
        # ...
    }
    # ...
}

4.添加proxy pass指令以定义代理服务器或服务器将流量转发到的上游组：

stream {

    server {
        listen     12345;
        # traffic of TCP will be forwarded to the "stream_backend" upstream group
        proxy_pass stream_backend;
    }

    server {
        listen     12346;
        #traffic of TCP will be forwarded to the specified server
        proxy_pass backend.example.com:12346;
    }

    server {
        listen     53 udp;
        #traffic of UDP will be forwarded to the "dns_servers" upstream group
        proxy_pass dns_servers;
    }
    # ...
}

5.如果代理服务器具有许多不同的网络接口, 则可以选择将Nginx配置为在连接到上游服务器时使用特定的源IP地址。

添加proxy_bind指令和相应网络接口的IP地址。

stream {
    # ...
    server {
        listen     127.0.0.1:12345;
        proxy_pass backend.example.com:12345;
        proxy_bind 127.0.0.1:12345;
    }
}

6.(可选)我们可以调整两个内存缓冲区的大小, nginx可以在其中放置来自客户端和上游连接的数据。如果数据量少, 则可以减少缓冲区, 这可以节省内存资源。

如果有大量数据, 则可以增加缓冲区的大小以减少套接字读写操作的次数。一旦在一个连接上接收到数据, Nginx将读取该数据并将其通过另一连接转发。要控制缓冲区, 请使用proxy_buffer_size指令：

stream {
    # ...
    server {
        listen            127.0.0.1:12345;
        proxy_pass        backend.example.com:12345;
        proxy_buffer_size 16k;
    }
}

配置TCP或UDP负载均衡

要配置TCP或UDP负载均衡：

1.首先, 创建一组服务器或一个上游组, 其流量将实现负载均衡。在顶级流{}上下文中定义上游{}的一个或多个配置块, 并设置上游组的名称, 例如, 对于TCP服务器为stream_backend, 对于UDP服务器为dns_servers：

stream {

    upstream stream_backend {
        # ...
    }

    upstream dns_servers {
        # ...
    }

    # ...
}

2.用上游服务器填充上游组。在上游块中, 为每个上游服务器包括一个服务器指令, 指定其主机名或IP地址以及强制性的端口号。

stream {

    upstream stream_backend {
        server backend1.example.com:12345;
        server backend2.example.com:12345;
        server backend3.example.com:12346;
        # ...
    }

    upstream dns_servers {
        server 192.168.136.130:53;
        server 192.168.136.131:53;
        # ...
    }

    # ...
}

3.配置上游组使用的负载均衡方法。我们可以使用以下方法之一：

Round Robin：默认情况下, Nginx使用Round Robin算法来负载均衡流量, 并将其顺序地定向到配置的上游组中的服务器。由于轮询是默认方法, 因此没有指令。

只需在顶级流{}上下文中创建一个上游{}配置块, 并包含服务器指令。

最少的连接：Nginx选择当前活动连接最少的服务器。

最短时间：此方法仅适用于Nginx Plus。 Nginx选择具有最低平均延迟和最少活动连接数的服务器。参数为：

• connect-连接到上游服务器的时间
• first_byte-接收数据再见的时间
• last_byte-从服务器接收完整响应的时间。

upstream stream_backend {
    least_time first_byte;
    server backend1.example.com:12345;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346;
}

哈希：Nginx根据用户定义的键选择服务器, 例如源IP地址($ remote_addr)。

upstream stream_backend {
    hash $remote_addr;
    server backend1.example.com:12345;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346;
}

随机：在这种情况下, 每个连接都会传递到随机选择的服务器。如果指定了参数2, 则首先Nginx考虑服务器权重随机选择两个服务器, 然后使用指定的服务器选择这些服务器之一。

• Least_conn-最少活动连接数。
• minimum_time =标头-从服务器接收响应标头的最短平均时间。
• Least_time = last_byte-从服务器接收完整响应的最短平均时间。

upstream stream_backend {
    random two least_time=last_byte;
    server backend1.example.com:12345;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346;
    server backend4.example.com:12346;
}

4.(可选)为每个上游服务器定义服务器特定的参数, 包括最大连接数, 服务器权重等：

upstream stream_backend {
    hash   $remote_addr consistent;
    server backend1.example.com:12345 weight=5;
    server backend2.example.com:12345;
    server backend3.example.com:12346 max_conns=3;
}
upstream dns_servers {
    least_conn;
    server 192.168.136.130:53;
    server 192.168.136.131:53;
    # ...
}

TCP和UDP负载均衡配置示例

让我们看一下TCP和UDP负载均衡配置的示例：

stream {
    upstream stream_backend {
        least_conn;
        server backend1.example.com:12345 weight=5;
        server backend2.example.com:12345 max_fails=2 fail_timeout=30s;
        server backend3.example.com:12345 max_conns=3;
    }
    
    upstream dns_servers {
        least_conn;
        server 192.168.136.130:53;
        server 192.168.136.131:53;
        server 192.168.136.132:53;
    }
    
    server {
        listen        12345;
        proxy_pass    stream_backend;
        proxy_timeout 3s;
        proxy_connect_timeout 1s;
    }
    
    server {
        listen     53 udp;
        proxy_pass dns_servers;
    }
    
    server {
        listen     12346;
        proxy_pass backend4.example.com:12346;
    }
}

在上面的示例中, 所有与TCP和UDP代理相关的功能都在流的块内进行配置。

有两个名为上游的块, 每个块包含三个托管彼此相同内容的服务器。在每个服务器的服务器中, 服务器名称后跟必需的端口号。根据最小连接负载均衡方法, 连接在所有服务器之间分配：连接到具有较少活动连接的服务器。