1、Nginx四層負載均衡基本概訴

(1) 什么是四層負載均衡

四層負載均衡基于傳輸層協議包來封裝的（如：TCP/IP），那我們前面使用到的七層指的是應用層，它的封裝在四層基礎之上，無論四層還是七層都指的是OSI網絡模型。

(2) 四層負載均衡應用場景

1.四層負載可以保證7層負載的高可用：四層+七層來做負載均衡，四層可以保證七層的負載均衡的高可用性，如：nginx就無法保證自己的服務高可用，需要依賴LVS或者keepaive。

2、端口映射（端口轉發）：如：TCP協議的負載均衡，有些請求是TCP協議的（mysql，ssh），或者說這些請求只需要使用四層進行端口的轉發就可以了，所以使用四層負載均衡。

(3) 四層+七層構建大規模集群架構使用場景

(4) 四層負載均衡總結

1、四層負載均衡僅能轉發TCP/IP協議、UDP協議、通常用來轉發端口，如：tcp/22、udp/53

2、四層負載均衡可以用來解決七層負載均衡端口限制問題；（七層負載均衡最大使用65535個端口）

3、四層負載均衡可以解決七層負載均衡高可用問題;（多臺后端七層負載均衡能同時的使用）

4、四層的轉發效率比七層的高得多，但僅支持tcp/ip協議，不支持http和https協議；

5、通常大并發場景通常會選擇使用在七層負載均衡前面增加四層負載均衡

2、Nginx四層負載均衡實戰

(1) Nginx四層負載語法

Syntax: listen address:port [ssl] [udp] [proxy_protocol] [fastopen=number] [backlog=number] [rcvbuf=size] [sndbuf=size] [bind] [ipv6only=on|off] [reuseport] [so_keepalive=on|off|[keepidle]:[keepintvl]:[keepcnt]];
    Default: —
    Context: server

#示例
    worker_processes auto;

    error_log /var/log/nginx/error.log info;

    events {
        worker_connections  1024;
    }
 
    #在events層下面，http層上面配置stream
    # stream配置多的時候，直接配置include更加簡潔
 
 stream {
 #1.定義虛擬資源池
     upstream backend {
         hash $remote_addr consistent;
         server backend1.example.com:12345 weight=5;
         server 127.0.0.1:12345  max_fails=3 fail_timeout=30s;
         server unix:/tmp/backend3;
      }

     upstream dns {
         server 192.168.0.1:53535;
         server dns.example.com:53;
      }
    #2.調用虛擬資源池
     server {
         listen 12345;
         proxy_connect_timeout 1s;
         proxy_timeout 3s;
         proxy_pass backend;
      }

     server {
         listen 127.0.0.1:53 udp reuseport;
         proxy_timeout 20s;
          proxy_pass dns;
      }

     server {
         listen [::1]:12345;
         proxy_pass unix:/tmp/stream.socket;
      }
    }

(2) Nginx四層負載均衡前期準備

① 環境規劃

主機名        應用環境      IP地址
    Nginx-5        Nginx+PHP   192.168.2.5
    Nginx-6        Nginx+PHP   192.168.2.6
    MySQL-7          MySQL     192.168.2.7
    7-Proxy1-8       Nginx     192.168.2.8
    7-Proxy2-9       Nginx     192.168.2.9
    4-Proxy1-10      Nginx     192.168.2.10

② 搭建第二臺七層proxy服務器 7-Proxy2-9

#1、準備對應的www用戶
[root@7-Proxy2-9 ~]# groupadd -g666 www
[root@7-Proxy2-9 ~]# useradd -u666 -g666 www

#2、在7-Proxy2-9上面安裝Nginx
[root@7-Proxy2-9 ~]# cat /etc/yum.repos.d/nginx.repo 
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0       
enabled=1
[root@7-Proxy2-9 ~]#  yum install nginx -y

#3、在7-Proxy2-9上面拷貝7-Proxy1-8的所有nginx相關配置即可。
[root@7-Proxy2-9 ~]# scp -rp root@192.168.2.8:/etc/nginx /etc/

#4、啟動nginx
[root@7-Proxy2-9 conf.d]# nginx -t
[root@7-Proxy2-9 conf.d]# systemctl start nginx
[root@7-Proxy2-9 conf.d]# systemctl enable nginx
#注：注銷7-Proxy1-8的域名解析，換成7-Proxy2-9，再訪問網站是否游泳，成功即可。

③ 搭建四層proxy服務器 4-Proxy1-10

#1、準備對應的www用戶
[root@4-Proxy1-10 ~]# groupadd -g666 www
[root@4-Proxy1-10 ~]# useradd -u666 -g666 www

#2、在4-Proxy1-10上面安裝Nginx
[root@4-Proxy1-10 ~]# cat /etc/yum.repos.d/nginx.repo 
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0       
enabled=1
[root@4-Proxy1-10 ~]#  yum install nginx -y
#3、查看是否有四層模塊
[root@4-Proxy1-10 ~]# nginx -V
configure arguments: --prefix=/etc/nginx --sbin-path=/usr/sbin/nginx --modules-path=/usr/lib64/nginx/modules --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx.pid --lock-path=/var/run/nginx.lock --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp --user=nginx --group=nginx --with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-mail --with-mail_ssl_module
`--with-stream`(這個四層負載模塊是nginx>=1.9.0才有) --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module --with-cc-opt='-O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector-strong --param=ssp-buffer-size=4 -grecord-gcc-switches -m64 -mtune=generic -fPIC' --with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -pie'

#4、啟動nginx
[root@4-Proxy1-10 conf.d]# nginx -t
[root@4-Proxy1-10 conf.d]# systemctl start nginx
[root@4-Proxy1-10 conf.d]# systemctl enable nginx

(3) Nginx四層負載均衡實戰

① 需求

1.通過訪問負載均衡的5555端口，實際是后端的Nginx-5的22端口在提供服務。
 2.通過訪問負載均衡的6666端口，實際是后端的mysql-7的3306端口在提供服務。

② 4-Proxy1-10配置

#如果監聽了80端口，要刪除/etc/nginx/conf.d/default.conf
[root@4-Proxy1-10 ~]# rm -f /etc/nginx/conf.d/default.conf   #刪除http的80端口
#配置四層負載均衡（這里采用文件方式，后面直接用include就行）
[root@4-Proxy1-10 ~]# mkdir -p /etc/nginx/conf.c
[root@4-Proxy1-10 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf
# 在events層下面，http層上面配置include
include  /etc/nginx/conf.c/*.conf;

# 編寫四層代理配置
[root@4-Proxy1-10 ~]# cd /etc/nginx/conf.c/
[root@4-Proxy1-10 conf.c]# cat stream.conf 
stream {
    #1.定義虛擬資源池
    upstream ssh {
        server 192.168.2.5:22;
    }

    upstream mysql {
        server 192.168.2.7:3306;
    }
    #2.調用虛擬資源池
    server {
        listen 5555;
        proxy_connect_timeout 1s;
        proxy_timeout 300s;
        proxy_pass ssh;
    }
    server {
        listen 6666;
        proxy_connect_timeout 1s;
        proxy_timeout 300s;
        proxy_pass mysql;
    }
}
[root@4-Proxy1-10 conf.c]# systemctl restart nginx
#1.打開訪問 Nginx-5、Nginx-6、7-Proxy1-8、7-Proxy2-9和4-Proxy1-10的訪問日志
#2.可以用ssh 192.168.2.10：5555 登入到Nginx-5 
#3.可以用navicat 登入192.168.2.10：6666登入到mysql-7上 
#4.命令tail -f /var/log/nginx/access.log查看到是分攤到7-Proxy1-8、7-Proxy2-9上
#5.可以正常訪問wordpress、wecenter、eduSoho
#6.4-Proxy1-10上并沒有產生日志

(4) nginx四層負載均衡記錄日志

① 四層負載均衡日志必須配置在stream模塊

[root@4-Proxy1-10 ~]# cat /etc/nginx/conf.c/tcp_proxy.conf
stream {

#定義日志的格式
log_format  proxy '$remote_addr $remote_port - [$time_local] $status $protocol '
                  '"$upstream_addr" "$upstream_bytes_sent" "$upstream_connect_time"' ;

    #調用日志，使用proxy格式
    access_log /var/log/nginx/tcp_proxy.log proxy;

......其他配置省略......

#查看日志 tail -f /var/log/nginx/tcp_proxy.log 可以看見日志
}