使用nginx的负载均衡机制实现用户无感更新服务

LongfellowDavid 发布于4月前

前言

用户请求的转发是接口服务在部署时必须要做的一步。

请求转发的步骤大约分为如下几步:

  1. 域名解析到转发服务器
  2. 转发服务器会根据权重(weight)、备用(backup)配置转发到统一网关
  3. 如果统一网关存在灰度的配置,需要根据身份或者头信息过滤请求
  4. 转发到具体的业务服务

目前市面上优秀的 请求转发 有很多种,比如: Nginx 、 F5 、 Kong 、 Tengine 等,其中 Tengine 是阿里巴巴基于 Nginx 进行封装,我们本章的内容基于 Nginx 进行讲解,我们先来准备下 nginx 的测试环境。

准备环境

如果你的测试环境没有安装 Nginx ,下面我通过两种方式来说下具体的安装过程。

使用Brew安装Nginx

如果你是 OSX 系统,可以直接使用 brew 管理工具进行安装,这种方式比较简单,自动从远程服务器下载最新稳定的版本进行解压、配置环境等。

# 安装nginx
➜  ~ brew install nginx

静静等待~

安装完成后,我们先来修改下端口号(brew安装包把默认的监听端口号改为了 8080 ,一般在使用解压的方式安装时监听端口都是 80 )。

我们需要先找到 nginx.conf 这个文件的位置:

➜  ~ sudo find / -name nginx.conf           
/usr/local/etc/nginx/nginx.conf

找到文件后,我们通过 sudo vi /usr/local/etc/nginx/nginx.conf 命令来修改默认的端口号,位置如下:

server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        #...
}

修改后保存退出。

最后不要忘记重启 Nginx 服务。

➜  ~ brew services restart nginx

解压包方式

首先去 nginx 官方提供 http://nginx.org/download 的下载地址去挑选自己中意的版本,下面以 1.17.7 版本示例:

点击下载完成后解压安装即可(注意编译环境,可能会缺少一些依赖库,本机安装对应的依赖就可以了)

# 解压nginx
tar -xvf nginx-1.17.7.tar.gz
# 进入目录
cd nginx-1.17.7
# 配置
./configure --prefix=/usr/local/nginx
# 编译
sudo make
# 安装
sudo make install
# 进入nginx执行目录
cd /usr/local/nginx/sbin
# 启动nginx
./nginx

安装完成如果访问 http://127.0.0.1 可以看到 Welcome to nginx! 字样,说明我们已经安装成功了。

示例项目

为了演示更新服务用户无痛感知,我们先来创建一个简单的 SpringBoot 示例项目,在项目内添加一个测试接口,项目 pom.xml 依赖如下所示:

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  </dependency>
</dependencies>

示例接口

创建一个名为 TestController 的测试控制器,如下所示:

/**
 * 测试控制器
 *
 * @author 恒宇少年
 */
@RestController
@RequestMapping(value = "/test")
public class TestController {
    @Autowired
    private ServerProperties serverProperties;

    @GetMapping
    public String hello() {
        return "请求分发到了,端口号:" + serverProperties.getPort() + "的服务,接口访问成功.";
    }
}

配置转发

我们测试所需要的请求接口已经准备好了,接下来需要在访问 nginx 时将请求转发到我们测试的接口,配置转发时需要用到 nginx 的两个关键字,分别是 upstream 、 location 。

  • upstream :服务器组,配置请求分发到组内多台服务器。
  • location :转发的路径前缀,如:"/user/",当我们访问 http://127.0.0.1/user/1 时,就会执行该 location 的转发业务。

upstream转发流程如下图所示:

配置UpStream

在 nginx.conf 文件 http 内添加转发的 服务器组 (upstream),如下所示:

# 负载配置
upstream test {
    server 127.0.0.1:8080 weight=1;
    server 127.0.0.1:9090 weight=2;
    server 127.0.0.1:9000 backup;
}

配置Location

在上面已经配置好了服务器组,我们需要把名为 test 的服务器组作为代理的方式配置在 location ,在 location 的 server 下新增一个 location ,如下所示:

# 配置"/lb/"路径的请求全部转发到本地8080端口
location /lb/ {
    proxy_pass http://test/;
    proxy_set_header Host $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_connect_timeout       50;
    proxy_read_timeout          50;
    proxy_send_timeout          50;
}

重启Nginx

我这里是使用 brew 的方式安装的 nginx ,所以重启的命令如下所示:

brew services restart nginx

如果你是 安装包 的方式安装:

# 进入安装包目录
cd /usr/local/nginx/sbin
# 重载
./nginx -s reload

权重配置

在 nginx 中有一个权重的概念,根据权重值的大小来控制请求流量,当权重的配值越大时,流量分发就会越多,我们在 test 服务器组内配置权重解释:

  • server 127.0.0.1:8080 weight 1; 权重占比为 1/3 ,每3次请求会转发1次到这台服务器上。
  • server 127.0.0.1:9090 weight 2; 权重占比为 2/3 ,每3次请求会转发2次到这台服务器上。

备用配置

当我们在 upstream 内的 server 尾部添加 backup 时,表示这台服务器是备用服务器,只有其他服务器都停机时才会启用,我们更新时其实就利用的这一点。

运行测试

为了演示方便我们直接将本章测试项目 package 打包后,通过 --server.port 来指定运行的端口号来模拟多台服务器的场景。

# 启动127.0.0.1:8080服务器
java -jar target/use-nginx-loadbalance-upgrade-service-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=8080
# 启动127.0.0.1:9090服务器
java -jar target/use-nginx-loadbalance-upgrade-service-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=9090
# 启动127.0.0.1:9000备用服务器
java -jar target/use-nginx-loadbalance-upgrade-service-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=9000

注意:使用多个终端窗口运行服务。

在 nginx.conf > server 中配置 location 的转发条件为 /lb/ 路径前缀,所以我们访问 http://127.0.0.1/lb/test (由于 nginx 监听的端口号是 80 ,所以通过 nginx 访问转发时不需要携带端口号)就会被转发到 test 服务器组内的服务器上。

测试点:权重转发

curl http://localhost/lb/test
端口号:8080,接口访问成功.                                                                                                        

curl http://localhost/lb/test
端口号:9090,接口访问成功.

curl http://localhost/lb/test                                                                                                       
端口号:9090,接口访问成功.

curl http://localhost/lb/test                                                                                                      
端口号:8080,接口访问成功.

根据访问的结果来看, 8080 端口号的服务是每3次中请求了 1次 ,而 9090 则是每3次中请求了 2次 ,这一点正是符合我们配置的权重( weight ),测试通过。

测试点:备用生效

我们把 8080 、 9090 这两个服务都停掉,再次访问 http://127.0.0.1/lb/test

curl http://localhost/lb/test
端口号:9000,接口访问成功.

curl http://localhost/lb/test                                                                                                       
端口号:9000,接口访问成功.      

curl http://localhost/lb/test                                                                                                  
端口号:9000,接口访问成功.

可以看到我们的备用服务器启用了,已经把全部的请求流量转发到 9000 这台服务上,测试通过。

敲黑板,划重点

当我们把 8080 、 9090 都停掉时,备用服务器会启用,这时我们就可以来更新 8080 、 9090 这两个服务的运行代码,更新完成后重启,只要 8080 、 9090 这两台服务器有一台处于运行状态, nginx 就不会把流量分发到备用的 9000 ,以此类推把全部的服务都更新完成。

代码示例

如果您喜欢本篇文章请为源码仓库点个 Star ,谢谢!!!

本篇文章示例源码可以通过以下途径获取,目录为 use-nginx-loadbalance-upgrade-service :

使用nginx的负载均衡机制实现用户无感更新服务

作者个人 博客

使用开源框架 ApiBoot 助你成为Api接口服务架构师

查看原文: 使用nginx的负载均衡机制实现用户无感更新服务

  • greenladybug
  • blackkoala972
  • organicbear
  • redostrich
  • whiteelephant
  • HerbertColby
  • GeorgeXaviera
  • BlackCornelia