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：Nginx、F5、Kong、Tengine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。

# 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：

➜  ~ 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：

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

修改后保存退出。

最后不要忘记重启Nginx服务。

➜  ~ 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：

• http://nginx.org/download/nginx-1.17.7.tar.gz

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）

# 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：

<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：

/**
 * 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upstream、location。

• 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

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

# 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location的server下新增一个location，如下所示：

# 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：

brew services restart nginx

如果你是安装包的方式安装：

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

权重配置

在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。

# 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。

在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

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8080、9090这两个服务都停掉，再次访问 http://127.0.0.1/lb/test 。

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8080、9090都停掉时，备用服务器会启用，这时我们就可以来更新8080、9090这两个服务的运行代码，更新完成后重启，只要8080、9090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：

• Gitee：https://gitee.com/hengboy/spring-boot-chapter