九、Nginx四层负载均衡配置
场景1：实现MySQL数据库负载均衡实践
1）环境
lb4-01 192.168.238.15
lb4-02 192.168.238.16
2）安装nginx+keepalived
3）生产场景1：实现MySQL数据库负载均衡
四层代理：192.168.238.15 172.16.1.15
DB节点：172.16.1.51 172.16.1.52
步骤：
1.克隆192.168.238.15
2.检查负载的节点正常172.16.1.51 172.16.1.52
3.配置lb4-01 192.168.238.15
4.测试
[root@lb4-01 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf +12
注意要在http标签外面加上如下几行
stream {
include /etc/nginx/stream_conf.d/*.conf;
}
[root@lb4-01 nginx]# mkdir /etc/nginx/stream_conf.d/
[root@lb4-01 nginx]# cd /etc/nginx/stream_conf.d/
[root@lb4-01 stream_conf.d]# cat 01_lb4-mysql.conf
upstream mysql {
server 172.16.1.51:3306;
server 172.16.1.52:3306;
}
server {
listen 3306;
proxy_pass mysql;
}
nginx -t
systemctl restart nginx
注意：此场景用于代理各类tcp应用，比如，k8s集群，数据库集群，中间件应用服务器集群。
注意：
1.nginx.conf里不允许多个stream标签。
2.stream标签配置为主配置文件nginx.conf main区段。
3.可以在主配置的stream标签里嵌入include /etc/nginx/stream_conf.d/*.conf;
4.nginx.conf 里的 include /etc/nginx/conf.d/*.conf; 这个要注释掉，不然跟stream 80冲突，要不然stream里的80通过192.168.238.15:80监听
#安装Navicat for MySQL或使用Phpmyadmin进行测试场景2：实现nginx4层+Nginx多七层代理+多Web节点
大并发： www:192.168.238.15----->192.168.238.5/192.168.238.6----->172.16.1.7/172.16.1.8
不需要高并发：blog:192.168.238.5/192.168.238.6----->172.16.1.7/172.16.1.8
四层代理：192.168.238.15 172.16.1.15
四层代理：192.168.238.16 172.16.1.16
L7层代理：172.16.1.5 172.16.1.5
L7层代理：172.16.1.6 172.16.1.6
Web节点：172.16.1.7 172.16.1.8
==1）四层负载均衡(lb4-01) 192.168.238.15：
完整配置如下：
[root@lb4-01 stream_conf.d]# cat /etc/nginx/stream_conf.d/06_web.conf
upstream proxy_7 {
server 192.168.238.5:80;
server 192.168.238.6:80;
}
server {
listen 80;
proxy_pass proxy_7; #注意，不带HTTP。
#proxy_protocol on; #开启proxy_protocol协议
}
注意别忘了：
1.stream里的监听80端口不能和7层的监听80冲突。
因此，注释结尾 #include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
2.指定VIP (keepalived配置) 192.168.238.17:80;
nginx -t
systemctl restart nginx七层负载均衡(lb01,lb02)
#lb01
[root@lb01 conf.d]# cat /etc/nginx/conf.d/05_www.conf
upstream www {
server 172.16.1.7 weight=1; #默认80端口
server 172.16.1.8 weight=1;
}
server {
listen 80;
server_name www.yunwei.com;
location / {
proxy_pass http://www;
proxy_set_header Host $http_host;
}
}
nginx -t
systemctl restart nginx
#lb02
[root@lb02 conf.d]# cat /etc/nginx/conf.d/05_www.conf
upstream www {
server 172.16.1.7 weight=1;
server 172.16.1.8 weight=1;
}
server {
listen 80;
server_name www.yunwei.com;
location / {
proxy_pass http://www;
proxy_set_header Host $http_host;
}
}
nginx -t
systemctl restart nginx部署web01,web02相同
[root@web01 conf.d]# cat /etc/nginx/conf.d/05_www.conf
server {
listen 80;
server_name www.yunwei.com;
root /data/www;
location / {
index index.html;
}
}
nginx -t
systemctl restart nginx
#在7层lb01上测试
[root@lb01 conf.d]# curl -H "host:www.yunwei.com" 172.16.1.7
web01
[root@lb01 conf.d]# curl -H "host:www.yunwei.com" 172.16.1.8
web02必要测试步骤;测试早前配置的7层代理情况 #在4层lb4-01测试 [root@lb4-01 nginx]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.5 web01 [root@lb4-01 nginx]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.5 web02 [root@lb4-01 nginx]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.6 web01 [root@lb4-01 nginx]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.6 web02 #测试L4(15)---L7(5,6)--->Web(7,8) [root@web02 conf.d]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.15 web01 [root@web02 conf.d]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.15 web01 [root@web02 conf.d]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.15 web02 [root@web02 conf.d]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.15 web02
场景3：实现nginx4层+Nginx多七层代理+多Web节点【获取真实用户IP地址】
四层负载均衡 http://nginx.org/en/docs/stream/ngx_stream_proxy_module.html#proxy_protocol 开启proxy_protocol协议 proxy_protocol on; 语法 Syntax: proxy_protocol on | off; Default: proxy_protocol off; Context: stream, server This directive appeared in version 1.9.2. Enables the PROXY protocol for connections to a proxied server. http://www.haproxy.org/download/1.8/doc/proxy-protocol.txt
https://www.nixops.me/articles/PROXY_protocol_pass_client_ip.html 使用PROXY protocol获取客户IP 获取客户IP是常见的需求，对于大流量的项目都会使用反向代理、负载均衡等，甚至多重代理，导致架构和网络都比较复杂，在这种情况下获取IP就不那么容易了。七层代理可以通过添加头信息来实现，如http协议的X-Forword-For，还比较方便；四层代理基本无法简单的获取到客户端IP地址，像LVS的FULLNAT模式，前端LVS把真实IP写在TCP option里面，后端服务器用内核toa模块获取客户IP；haproxy配合TPROXY也是类似的方式实现，两者都需编译内核非常麻烦，这种情况下就可以考虑使用代理协议 一、代理协议简介 代理协议即 PROXY protocol,是haproxy的作者Willy Tarreau于2010年开发和设计的一个Internet协议，通过为tcp添加一个很小的头信息，来方便的传递客户端信息（协议栈、源IP、目的IP、源端口、目的端口等)，在网络情况复杂又需要获取客户IP时非常有用。如： 多层NAT网络 TCP代理（四层）或多层tcp代理 https反向代理http(某些情况下由于Keep-alive导致不是每次请求都传递x-forword-for) 代理协议分为v1和v2两个版本，v1人类易读，v2是二进制格式，方便程序处理。Proxy protocol是比较新的协议，但目前已经有很多软件支持，如haproxy、nginx、apache、squid、mysql等等，要使用proxy protocol需要两个角色sender和receiver,sender在与receiver之间建立连接后，会先发送一个带有客户信息的tcp header,因为更改了tcp协议，需receiver也支持proxy protocol，否则不能识别tcp包头，导致无法成功建立连接。
#配置开启proxy_protocol，lb4-01(192.168.238.15)
[root@lb4-01 stream_conf.d]# cat /etc/nginx/stream_conf.d/06_web.conf
upstream proxy_7 {
server 172.16.1.5:80;
server 172.16.1.6:80;
}
server {
listen 80;
proxy_pass proxy_7; #注意，不带HTTP。
proxy_protocol on; #开启proxy_protocol协议==================
}
nginx -t
systemctl reload nginx
#七层负载均衡(lb01,lb02) 192.168.238.5/6
[root@web01 conf.d]# cat /etc/nginx/conf.d/05_www.conf
upstream www {
server 172.16.1.7:80;
server 172.16.1.8:80;
}
server {
listen 80 proxy_protocol; #添加proxy_protocol
server_name www.yunwei.com;
set_real_ip_from 172.16.1.0/24; #添加七层负载前经过的代理IP地址
real_ip_header proxy_protocol; #将proxy_protocol获取的IP赋值给$remote_addr
location / {
proxy_pass http://www;
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_protocol_addr;
#将proxy_protocol真实客户端的IP地址赋值给X-Forwarded-For变量携带至后端
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
#不加下面两条，可能会报错nginx: [warn] could not build optimal proxy_headers_hash, you should increase either proxy_headers_hash_max_size: 512 or proxy_headers_hash_bucket_size: 64; ignoring proxy_headers_hash_bucket_size
proxy_headers_hash_max_size 51200;
proxy_headers_hash_bucket_size 6400;
}
}
#在web01上查看访问结果
[root@web01 nginx]$tail -f /var/log/nginx/access.log
172.16.1.5 - - [26/Dec/2022:16:38:25 +0800] "GET / HTTP/1.0" 304 0 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36" "192.168.238.1, 192.168.238.15"
172.16.1.5 - - [26/Dec/2022:16:38:26 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36" "192.168.238.1, 192.168.238.15"
172.16.1.5 - - [26/Dec/2022:16:38:27 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36" "192.168.238.1, 192.168.238.15"
最后面显示用户真实和代理ip"192.168.238.1, 192.168.238.15"Nginx多级代理，获取客户端真实请求ip以及每级代理ip
https://blog.csdn.net/simonchi/article/details/53944308
haproxy + nginx + proxy protocol 获得客户真实IP方法
https://www.cnblogs.com/hh2737/p/8951872.html
场景4：测试众多nginx http变量值
[root@web01 conf.d]# cat 05_www.conf
server {
listen 80;
server_name www.yunwei.com;
root /data/www;
location / {
return 200 "web01，老男孩Linux77最优班级\n
remote_addr: $remote_addr\n
proxy_add_x_forwarded_for:$proxy_add_x_forwarded_for\n
proxy_protocol_addr: $proxy_protocol_addr\n
http_x_forwarded_for:$http_x_forwarded_for\n";
}
}从DB01访问：192.168.238.51---192.168.238.15----172.16.1.5----172.16.1.7
[root@db01 ~]# curl -H "host:www.yunwei.com" 192.168.238.15 web01，老男孩Linux77最优班级 remote_addr: 172.16.1.5 proxy_add_x_forwarded_for:192.168.238.51, 172.16.1.5 http_x_forwarded_for:192.168.238.51 更改web01主配置日志测试： log_format access '-$proxy_protocol_addr-,--$remote_addr--,---$http_x_forwarded_for---,----$proxy_add_x_forwarded_for----,$remote_user,$time_local,$host,$request,$status,$http_referer,$HTTP_X_UP_CALLING_LINE_ID,$request_time,$http_user_agent $upstream_addr $upstream_response_time $upstream_cache_status'; access_log /var/log/nginx/access.log access; ---,--172.16.1.5--,---192.168.238.51, 192.168.238.15---,----192.168.238.51, 192.168.238.15, 172.16.1.5---- -$proxy_protocol_addr-,--$remote_addr--,---$http_x_forwarded_for---,----$proxy_add_x_forwarded_for----
日志结果：
[root@web01 conf.d]# tail /var/log/nginx/access.log ---,--172.16.1.5--,---192.168.238.1---,----192.168.238.1, 172.16.1.5----,-,03/Mar/2023:16:20:49 +0800,www.yunwei.com,GET / HTTP/1.0,304,-,-,0.000,Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/108.0.0.0 Safari/537.36 Edg/108.0.1462.54 - - - ---,--172.16.1.5--,---192.168.238.1---,----192.168.238.1, 172.16.1.5----,-,03/Mar/2023:16:20:49 +0800,www.yunwei.com,GET / HTTP/1.0,200,-,-,0.000,Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/108.0.0.0 Safari/537.36 Edg/108.0.1462.54 - - - nginx多层代理获取客户端的真实ip总结： 1、要有http_realip_module模块支持 2、在nginx.conf文件中 proxy_pass http://www; #添加下面三行 proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; 3、在每一层nginx日志中的打印的"$http_x_forwarded_for"就是真实客户端的ip地址。 4、后台服务器获取真实的客户端ip地址： headers中的X-Forwarded-For选项中逗号前第一个ip就是真实客户端ip 日志中获取真实ip: $http_x_forwarded_for 就是获取真实ip的变量 log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; 提示： 1、set_real_ip_from 是指接受从哪个信任前代理处获得真实用户ip 2、real_ip_header 是指从接收到报文的哪个http首部去获取前代理传送的用户ip 3、real_ip_recursive 是否递归地排除直至得到用户ip（默认为off） 首先，real_ip_header 指定一个http首部名称，默认是X-Real-Ip，假设用默认值的话，nginx在接收到报文后，会查看http首部X-Real-Ip。 （1）如果有1个IP，它会去核对，发送方的ip是否在set_real_ip_from指定的信任ip列表中。如果是被信任的，它会去认为这个X-Real-Ip中的IP值是前代理告诉自己的，用户的真实IP值，于是，它会将该值赋值给自身的$remote_addr变量；如果不被信任，那么将不作处理，那么$remote_addr还是发送方的ip地址。 （2）如果X-Real-Ip有多个IP值，比如前一方代理是这么设置的：proxy_set_header X-Real-Ip $proxy_add_x_forwarded_for; 得到的是一串IP，那么此时real_ip_recursive的值就至关重要了。nginx将会从ip列表的右到左，去比较set_real_ip_from 的信任列表中的ip。 如果real_ip_recursive为off，那么，当最右边一个IP，发现是信任IP，即认为下一个IP（右边第二个）就是用户的真正IP； 如果real_ip_recursive为on，那么将从右到左依次比较，知道找到一个不是信任IP为止。 然后同样把IP值复制给$remote_addr。
http_proxy_module相关参数
相关重要参数 参数说明
proxy_pass http://server_pools; 通过proxy_pass功能把用户的请求转向到反向代理定义的upstream服务器池
proxy_set_header Host $host; 在代理向后端服务器发送的http请求头中加入host字段信息，用于当后端服务器配置有多个虚拟主机时，可以识别代理的是哪个虚拟主机。这是节点服务器多虚拟主机时的关键配置
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 在代理向后端服务器发送的http请求头中加入X-Forwarded-For字段信息，用于后端服务器程序、日志等接收记录真实用户的IP，而不是代理服务器IP。
这是反向代理时，节点服务器获取用户真实IP的必要功能配置
[root@web02 conf.d]# tail -f /var/log/nginx/access.log
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:45:59 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "curl/7.29.0" "-"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:46:00 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "curl/7.29.0" "-"
log_format main '$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;
结果：
$remote_addr 172.16.1.5
$http_x_forwarded_for -
3. 经过7层反向代理后的节点服务器记录用户IP企业案例
[root@lb01 conf.d]# cat 03_www.yunwei.com.conf
upstream www {
server 172.16.1.7 weight=1 ; #默认80端口
server 172.16.1.8 weight=1; #默认80端口
}
server {
listen 80;
server_name www.yunwei.com;
location / {
proxy_pass http://www;
proxy_set_header Host $http_host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
<==在代理向后端服务器发送的http请求头中加入X-Forwarded-For字段信息，用于后端服务器程序、日志等接收记录真实用户的IP，而不是代理服务器的IP。
}
}
[root@lb01 conf.d]# nginx -t
[root@lb01 conf.d]# systemctl restart nginx
测试：使用DB01或者浏览器测试
[root@db01 ~]# curl -H"host:www.yunwei.com" 172.16.1.5
web01
[root@db01 ~]# curl -H"host:www.yunwei.com" 172.16.1.5
web02
[root@web02 conf.d]# tail -f /var/log/nginx/access.log
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:45:59 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "curl/7.29.0" "-"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:46:00 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "curl/7.29.0" "-"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:51:21 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "curl/7.29.0" "172.16.1.5"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:51:52 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "curl/7.29.0" "172.16.1.51"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:52:23 +0800] "GET /favicon.ico HTTP/1.0" 404 555 "http://www.yunwei.com/" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36" "192.168.238.1"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:52:25 +0800] "GET /favicon.ico HTTP/1.0" 404 555 "http://www.yunwei.com/" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36" "192.168.238.1"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:52:28 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36" "192.168.238.1"
172.16.1.5 - - [02/Aug/2021:16:52:28 +0800] "GET / HTTP/1.0" 200 6 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36" "192.168.238.1"
看结尾$http_x_forwarded_for列如果出现访问的客户的真实IP就对了
浏览器访问的结果，真实IP是192.168.238.1，如果通过db01访问真实IP就是172.16.1.51
结果：
$remote_addr依然是172.16.1.5，上级代理IP
$http_x_forwarded_for 192.168.238.1
nginx反向代理的若干参数说明：
fastcgi_pass
http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_fastcgi_module.html
proxy_pass
http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html
uwsgi_pass
http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_uwsgi_module.html
扩展：搭建nginx cache服务 作为静态web服务的前端缓存。
https://blog.csdn.net/dengjiexian123/article/details/53386586