Nginx反向代理与负载均衡部署实战指南

  • 前言
  • 一、规划部署负载均衡和反向代理
  • 二、部署Nginx负载均衡器
      • 2.1. 准备基础环境
      • 2.2. 创建Nginx运行用户
      • 2.3. 编译安装Nginx
      • 2.4. 配置Nginx系统服务
      • 2.5. 验证Nginx安装
  • 三、部署后端2台Tomcat应用服务器
      • 3.1. 安装JDK
      • 3.2. 部署Tomcat实例1
      • 3.3. 部署Tomcat实例2
  • 四、动静分离配置
      • 4.1. 配置Tomcat1的动态页面
      • 4.2. 配置Tomcat2的动态页面
      • 4.3. 配置Nginx的动静分离
  • 五、测试效果
      • 5.1. 测试静态页面
      • 5.2. 测试静态图片
      • 5.3. 测试负载均衡
  • 结语

前言

  在现代Web架构中，高可用性和高性能是企业应用的核心需求。随着用户量和业务量的增长，单台服务器往往难以承受高并发请求，容易成为性能瓶颈。此时，反向代理与负载均衡技术成为解决问题的关键——通过将请求分发到多台后端服务器，既能提升系统的整体处理能力，又能隐藏后端服务器的真实IP，增强安全性。本教程将详细介绍如何使用Nginx搭建反向代理与负载均衡集群，结合Tomcat实现动静分离，为企业应用打造稳定、高效的Web服务环境。

一、规划部署负载均衡和反向代理

在开始部署前，需明确各服务器的角色与IP地址，确保网络环境畅通：

  • Nginx负载均衡器：作为前端入口，负责接收客户端请求并将请求分发到后端Tomcat服务器，IP地址为192.168.10.10，监听端口80。
  • Tomcat应用服务器1：运行Java Web应用，IP地址为192.168.10.11，监听端口8080。
  • Tomcat应用服务器2：运行Java Web应用，IP地址为192.168.10.11，监听端口8081（同一服务器部署多实例，模拟多台服务器场景）。
    通过这种架构，Nginx作为“流量调度中心”，将客户端请求均匀分发到后端Tomcat服务器，既提升了系统的并发处理能力，又降低了单台服务器的压力。

二、部署Nginx负载均衡器

Nginx的安装与配置是搭建反向代理集群的第一步。以下是详细步骤：

2.1. 准备基础环境

首先关闭防火墙和SELinux，避免网络访问限制：

systemctl stop firewalld
setenforce 0

安装Nginx所需的依赖包（用于编译安装）：

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

2.2. 创建Nginx运行用户

为保证安全性，Nginx以非root用户身份运行：

useradd -M -s /sbin/nologin nginx

2.3. 编译安装Nginx

下载并解压Nginx源码包（以1.20.2版本为例）：

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

进入解压目录，配置编译选项：

cd /opt/nginx-1.20.2/
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \          # 安装目录
--user=nginx \                       # 运行用户
--group=nginx \                      # 运行组
--with-file-aio \                    # 启用文件异步IO（提升静态文件处理性能）
--with-http_stub_status_module \     # 启用状态统计模块（查看Nginx运行状态）
--with-http_gzip_static_module \     # 启用gzip静态压缩（减少传输体积）
--with-http_flv_module \             # 启用FLV视频伪流支持
--with-http_ssl_module \             # 启用SSL模块（支持HTTPS）
--with-stream \                      # 启用stream模块（支持四层负载均衡）
make && make install                 # 编译并安装

2.4. 配置Nginx系统服务

为了让Nginx随系统启动自动运行，需创建systemd服务文件：

vim /lib/systemd/system/nginx.service

添加以下内容（关键参数说明见注释）：

[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

设置服务权限并启动Nginx：

chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service         # 设置开机自启

2.5. 验证Nginx安装

在浏览器中访问http://192.168.10.10，若出现Nginx欢迎页面，说明安装成功。

三、部署后端2台Tomcat应用服务器

Tomcat作为Java Web应用服务器，需部署两个实例以实现负载均衡的目标。以下是详细步骤：

3.1. 安装JDK

Tomcat依赖JDK运行，首先安装JDK 8：

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

配置JDK环境变量：

vim /etc/profile

添加以下内容：

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

使环境变量生效：

source /etc/profile

3.2. 部署Tomcat实例1

解压Tomcat源码包：

tar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gz

移动到指定目录并重命名：

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

启动Tomcat并验证端口：

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 
netstat -ntap | grep 8080              # 检查8080端口是否监听

3.3. 部署Tomcat实例2

复制Tomcat实例1的目录，创建第二个实例：

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

修改Tomcat实例2的端口（避免与实例1冲突）：
编辑/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" />

启动Tomcat实例2并验证端口：

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 
netstat -ntap | grep 8081              # 检查8081端口是否监听

四、动静分离配置

  动静分离是提升Web性能的关键策略，通过将静态资源（如HTML、CSS、JS、图片）与动态资源（如JSP、Servlet）分开处理，减少Tomcat的负载压力。以下是具体配置：

4.1. 配置Tomcat1的动态页面

创建动态页面目录并编写JSP文件：

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

添加以下内容（显示动态页面1的信息）：

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

修改Tomcat1的server.xml，配置虚拟主机：

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

重启Tomcat1：

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

4.2. 配置Tomcat2的动态页面

复制Tomcat1的动态页面目录，修改内容（当前tomcat为同一服务器）：

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

添加以下内容（显示动态页面2的信息）：

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

修改Tomcat2的server.xml，配置虚拟主机：

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

重启Tomcat2：

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

4.3. 配置Nginx的动静分离

编辑Nginx的主配置文件：

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

在http块中添加upstream（负载均衡服务器池）和动静分离配置：

http {# 定义负载均衡服务器池（权重可根据服务器性能调整）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;# 动态请求转发到Tomcat集群 {~ .*\,jsp$（匹配大小写）|~*\.jsp$（不匹配大小写）}location ~ .*\.jsp$ {proxy_pass http://tomcat_server;proxy_set_header Host $host;               # 传递客户端请求的Host头proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;   # 传递客户端真实IPproxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 传递代理链IP}# 静态图片请求（直接由Nginx处理，提升性能）location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {root /usr/local/nginx/html/img;expires 10d;                               # 设置静态资源缓存时间（10天）}# 静态页面请求location / {root html;index index.html index.htm;}}
}

检查Nginx配置语法并重启：

/usr/local/nginx/sbin/nginx -t         # 检查配置是否正确
systemctl restart nginx.service        # 重启Nginx

五、测试效果

5.1. 测试静态页面

  在浏览器中访问http://192.168.10.10/，若显示Nginx的默认静态页面，说明静态页面配置成功。
在这里插入图片描述

5.2. 测试静态图片

  将图片1.png复制到/usr/local/nginx/html/img目录，访问http://192.168.10.10/1.png，若显示图片，说明静态图片配置成功。
在这里插入图片描述

5.3. 测试负载均衡

  在浏览器中反复访问http://192.168.10.11/index.jsp，若交替显示“动态页面 1”和“动态页面 2”的内容，说明负载均衡配置成功（Nginx将请求分发到Tomcat1和Tomcat2）。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

结语

  通过本教程的部署，我们成功搭建了Nginx反向代理与负载均衡集群，并结合Tomcat实现了动静分离。这种架构不仅提升了Web应用的并发处理能力（Nginx处理静态请求，Tomcat处理动态请求），还通过负载均衡将请求分发到多台服务器，降低了单台服务器的压力，增强了系统的高可用性。
  在实际生产环境中，还可以进一步优化配置：如开启Nginx的gzip压缩（减少传输体积）、配置SSL证书（实现HTTPS加密）、设置健康检查（自动剔除故障服务器）等。此外，结合Docker或Kubernetes等容器技术，可以实现更灵活的动态扩展，应对突发的流量高峰。
  反向代理与负载均衡是企业Web架构的核心组件，掌握其部署与配置技能，将为打造高性能、高可用的Web服务奠定坚实基础。

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