Nginx反向代理與負載均衡部署

Nginx反向代理與負載均衡部署實戰指南

前言
一、規劃部署負載均衡和反向代理
二、部署Nginx負載均衡器
- - 2.1. 準備基礎環境
  - 2.2. 創建Nginx運行用戶
  - 2.3. 編譯安裝Nginx
  - 2.4. 配置Nginx系統服務
  - 2.5. 驗證Nginx安裝
三、部署后端2臺Tomcat應用服務器
- - 3.1. 安裝JDK
  - 3.2. 部署Tomcat實例1
  - 3.3. 部署Tomcat實例2
四、動靜分離配置
- - 4.1. 配置Tomcat1的動態頁面
  - 4.2. 配置Tomcat2的動態頁面
  - 4.3. 配置Nginx的動靜分離
五、測試效果
- - 5.1. 測試靜態頁面
  - 5.2. 測試靜態圖片
  - 5.3. 測試負載均衡
結語

前言

??在現代Web架構中，高可用性和高性能是企業應用的核心需求。隨著用戶量和業務量的增長，單臺服務器往往難以承受高并發請求，容易成為性能瓶頸。此時，反向代理與負載均衡技術成為解決問題的關鍵——通過將請求分發到多臺后端服務器，既能提升系統的整體處理能力，又能隱藏后端服務器的真實IP，增強安全性。本教程將詳細介紹如何使用Nginx搭建反向代理與負載均衡集群，結合Tomcat實現動靜分離，為企業應用打造穩定、高效的Web服務環境。

一、規劃部署負載均衡和反向代理

在開始部署前，需明確各服務器的角色與IP地址，確保網絡環境暢通：

Nginx負載均衡器：作為前端入口，負責接收客戶端請求并將請求分發到后端Tomcat服務器，IP地址為192.168.10.10，監聽端口80。
Tomcat應用服務器1：運行Java Web應用，IP地址為192.168.10.11，監聽端口8080。
Tomcat應用服務器2：運行Java Web應用，IP地址為192.168.10.11，監聽端口8081（同一服務器部署多實例，模擬多臺服務器場景）。
通過這種架構，Nginx作為“流量調度中心”，將客戶端請求均勻分發到后端Tomcat服務器，既提升了系統的并發處理能力，又降低了單臺服務器的壓力。

二、部署Nginx負載均衡器

Nginx的安裝與配置是搭建反向代理集群的第一步。以下是詳細步驟：

2.1. 準備基礎環境

首先關閉防火墻和SELinux，避免網絡訪問限制：

systemctl stop firewalld
setenforce 0

安裝Nginx所需的依賴包（用于編譯安裝）：

yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make

2.2. 創建Nginx運行用戶

為保證安全性，Nginx以非root用戶身份運行：

useradd -M -s /sbin/nologin nginx

2.3. 編譯安裝Nginx

下載并解壓Nginx源碼包（以1.20.2版本為例）：

cd /opt
tar zxvf nginx-1.20.2.tar.gz -C /opt/

進入解壓目錄，配置編譯選項：

cd /opt/nginx-1.20.2/
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \          # 安裝目錄
--user=nginx \                       # 運行用戶
--group=nginx \                      # 運行組
--with-file-aio \                    # 啟用文件異步IO（提升靜態文件處理性能）
--with-http_stub_status_module \     # 啟用狀態統計模塊（查看Nginx運行狀態）
--with-http_gzip_static_module \     # 啟用gzip靜態壓縮（減少傳輸體積）
--with-http_flv_module \             # 啟用FLV視頻偽流支持
--with-http_ssl_module \             # 啟用SSL模塊（支持HTTPS）
--with-stream \                      # 啟用stream模塊（支持四層負載均衡）
make && make install                 # 編譯并安裝

2.4. 配置Nginx系統服務

為了讓Nginx隨系統啟動自動運行，需創建systemd服務文件：

vim /lib/systemd/system/nginx.service

添加以下內容（關鍵參數說明見注釋）：

[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target

設置服務權限并啟動Nginx：

chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service         # 設置開機自啟

2.5. 驗證Nginx安裝

在瀏覽器中訪問http://192.168.10.10，若出現Nginx歡迎頁面，說明安裝成功。

三、部署后端2臺Tomcat應用服務器

Tomcat作為Java Web應用服務器，需部署兩個實例以實現負載均衡的目標。以下是詳細步驟：

3.1. 安裝JDK

Tomcat依賴JDK運行，首先安裝JDK 8：

tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/

配置JDK環境變量：

vim /etc/profile

添加以下內容：

export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH

使環境變量生效：

source /etc/profile

3.2. 部署Tomcat實例1

解壓Tomcat源碼包：

tar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gz

移動到指定目錄并重命名：

mv /opt/apache-tomcat-8.5.16/ /usr/local/tomcat

啟動Tomcat并驗證端口：

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 
netstat -ntap | grep 8080              # 檢查8080端口是否監聽

3.3. 部署Tomcat實例2

復制Tomcat實例1的目錄，創建第二個實例：

cp -r /usr/local/tomcat /usr/local/tomcat1

修改Tomcat實例2的端口（避免與實例1沖突）：
編輯/usr/local/tomcat1/conf/server.xml，修改以下端口：

<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />
<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN" />

啟動Tomcat實例2并驗證端口：

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 
netstat -ntap | grep 8081              # 檢查8081端口是否監聽

四、動靜分離配置

??動靜分離是提升Web性能的關鍵策略，通過將靜態資源（如HTML、CSS、JS、圖片）與動態資源（如JSP、Servlet）分開處理，減少Tomcat的負載壓力。以下是具體配置：

4.1. 配置Tomcat1的動態頁面

創建動態頁面目錄并編寫JSP文件：

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp

添加以下內容（顯示動態頁面1的信息）：

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>
</head>
<body>
<% out.println("動態頁面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>

修改Tomcat1的server.xml，配置虛擬主機：

<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false"><Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

重啟Tomcat1：

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

4.2. 配置Tomcat2的動態頁面

復制Tomcat1的動態頁面目錄，修改內容（當前tomcat為同一服務器）：

mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp

添加以下內容（顯示動態頁面2的信息）：

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>
</head>
<body>
<% out.println("動態頁面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
</html>

修改Tomcat2的server.xml，配置虛擬主機：

<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false"><Context docBase="/usr/local/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

重啟Tomcat2：

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh

4.3. 配置Nginx的動靜分離

編輯Nginx的主配置文件：

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

在http塊中添加upstream（負載均衡服務器池）和動靜分離配置：

http {# 定義負載均衡服務器池（權重可根據服務器性能調整）upstream tomcat_server {server 192.168.10.11:8080 weight=1;server 192.168.10.11:8081 weight=1;}server {listen 80;server_name www.kgc.com;charset utf-8;# 動態請求轉發到Tomcat集群 {~ .*\,jsp$（匹配大小寫）|~*\.jsp$（不匹配大小寫）}location ~ .*\.jsp$ {proxy_pass http://tomcat_server;proxy_set_header Host $host;               # 傳遞客戶端請求的Host頭proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;   # 傳遞客戶端真實IPproxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 傳遞代理鏈IP}# 靜態圖片請求（直接由Nginx處理，提升性能）location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {root /usr/local/nginx/html/img;expires 10d;                               # 設置靜態資源緩存時間（10天）}# 靜態頁面請求location / {root html;index index.html index.htm;}}
}

檢查Nginx配置語法并重啟：

/usr/local/nginx/sbin/nginx -t         # 檢查配置是否正確
systemctl restart nginx.service        # 重啟Nginx

五、測試效果

5.1. 測試靜態頁面

??在瀏覽器中訪問http://192.168.10.10/，若顯示Nginx的默認靜態頁面，說明靜態頁面配置成功。
在這里插入圖片描述

5.2. 測試靜態圖片

??將圖片1.png復制到/usr/local/nginx/html/img目錄，訪問http://192.168.10.10/1.png，若顯示圖片，說明靜態圖片配置成功。
在這里插入圖片描述

5.3. 測試負載均衡

??在瀏覽器中反復訪問http://192.168.10.11/index.jsp，若交替顯示“動態頁面 1”和“動態頁面 2”的內容，說明負載均衡配置成功（Nginx將請求分發到Tomcat1和Tomcat2）。
在這里插入圖片描述

結語

??通過本教程的部署，我們成功搭建了Nginx反向代理與負載均衡集群，并結合Tomcat實現了動靜分離。這種架構不僅提升了Web應用的并發處理能力（Nginx處理靜態請求，Tomcat處理動態請求），還通過負載均衡將請求分發到多臺服務器，降低了單臺服務器的壓力，增強了系統的高可用性。
??在實際生產環境中，還可以進一步優化配置：如開啟Nginx的gzip壓縮（減少傳輸體積）、配置SSL證書（實現HTTPS加密）、設置健康檢查（自動剔除故障服務器）等。此外，結合Docker或Kubernetes等容器技術，可以實現更靈活的動態擴展，應對突發的流量高峰。
??反向代理與負載均衡是企業Web架構的核心組件，掌握其部署與配置技能，將為打造高性能、高可用的Web服務奠定堅實基礎。