使用nginx的负载均衡机制实现用户无感更新服务

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:NginxF5KongTengine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。

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# 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:

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➜  ~ 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:

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

修改后保存退出。

最后不要忘记重启Nginx服务。

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➜  ~ 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)

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# 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:

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<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:

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/**
* 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upstreamlocation

  • 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

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

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# 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locationserver下新增一个location,如下所示:

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# 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:

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brew services restart nginx

如果你是安装包的方式安装:

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

权重配置

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。

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# 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。

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

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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80809090这两个服务都停掉,再次访问 http://127.0.0.1/lb/test

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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80809090都停掉时,备用服务器会启用,这时我们就可以来更新80809090这两个服务的运行代码,更新完成后重启,只要80809090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

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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

本文由恒宇少年 - 于起宇编写,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请注明文章出处,如需公众号转载,请联系「微信

文章标签: 技术杂谈

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