带你用Go实现二维码小游戏（扩展篇）

我非常推荐您阅读这篇名为《『学习笔记』Nginx 中的负载均衡配置与优化全面指南》

链接：https://cloud.tencent.com/developer/article/2470754）

该博客由腾讯云开发者社区的作者数字扫地僧精心撰写，内容全面且深入，详细讲解了Nginx中负载均衡的配置与优化方法。从负载均衡的基本概念到Nginx的负载均衡核心功能，再到具体的配置示例和性能调优建议，作者都进行了清晰的阐述。此外，博客还提供了丰富的示例代码和实用的优化技巧，帮助您更好地理解和应用Nginx的负载均衡功能。无论您是初学者还是有一定经验的开发者，都能从这篇博客中受益匪浅。

相信大多数人都没想到吧，这个项目还有一个扩展篇，感觉在出完上、中、下和优化篇后还意犹未尽，所以想再从另一方面进行扩展，就是我们这篇文章将要介绍的——支持集群进行分布式扩展。

为什么要支持集群？

集群部署相比单机部署具有多方面的显著优势，这些优势主要体现在以下几个方面：

1）高可用性

：集群部署通过冗余配置，即多台服务器共同承担任务，确保了即使部分服务器出现故障，整个系统仍能继续运行，从而提高了系统的稳定性和可靠性。在某些情况下，集群甚至可以在不中断服务的情况下进行维护或升级，进一步增强了系统的可用性。

2）负载均衡：集群中的服务器可以共同分担用户请求，从而有效缓解单一服务器的压力，提高系统的响应速度和处理能力。

3）扩展性：集群部署使得系统能够轻松添加新的服务器来扩展处理能力，满足不断增长的业务需求，这种扩展性不仅体现在硬件层面，还体现在软件层面，因为集群系统通常支持动态添加和删除节点。

4）容错性：集群中的服务器之间可以相互备份数据，确保数据的完整性和安全性。即使部分服务器发生故障，集群也能通过数据恢复和重建机制来确保服务的连续性。

综上所述，集群部署在多个方面相比单机部署具有显著优势，这些优势使得集群部署成为处理大规模、高并发、高可用性需求的首选方案。然而，集群部署也带来了更高的复杂性和管理成本，因此在选择部署方式时需要综合考虑业务需求、技术实力和资源投入等因素。

本项目如何进行集群部署

首先分析下本项目的现状，主要是使用HTTP接口提供对外服务，针对使用HTTP接口的项目，利用Nginx进行分布式集群扩展是一种高效且常见的方法。

Nginx在分布式集群中的作用

Nginx是一个开源的、高性能的HTTP和反向代理服务器，同时也支持IMAP/POP3/SMTP代理。在分布式系统中，Nginx常被用作反向代理服务器，负责接收客户端的请求，并根据配置规则将这些请求转发给后端的服务器集群。这种方式不仅隐藏了后端服务器的真实IP地址，提高了系统的安全性，还能通过负载均衡算法优化请求分配，提高系统性能。

分布式集群架构

基本的架构图就是这样，Nginx服务器后是我们多个服务节点：

但是实际企业中使用的场景是往往Nginx也要做集群，为了高可用：

配置Nginx

首先我们先使用节点作为分布式服务的主要节点：

upstream backend_servers {
    server localhost:8081;
    server localhost:8082;
    server localhost:8083;
}

然后配置Nginx代理的Path：

location /qrcode/gen {
    proxy_pass http://backend_servers/qrcode/gen;
    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_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}

location /success {
    proxy_pass http://backend_servers/success;
    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_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}

以及静态资源路径：

location / {
    proxy_pass http://backend_servers/static/;
}

location /static/ {
    proxy_pass http://backend_servers/static/;
}

location /tmp/ {
    proxy_pass http://backend_servers/tmp/;
}

以上都配置完之后，我们还需要更改配置文件中的domain配置项：

server:
  port: 8082
  tmp-path: /tmp
  domain: http://localhost # 修改成Nginx的域名

task:
  cron: '10 * * * *'

然后我们就能通过访问Nginx的域名来使用应用了。

集群的负载均衡

Nginx支持多种负载均衡算法，如轮询、IP哈希、最少连接等。选择合适的负载均衡算法对于优化系统性能至关重要。

Nginx默认使用的负载均衡算法是轮询（Round Robin）。在轮询模式下，每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器。如果后端某台服务器宕机，Nginx会自动剔除故障系统，使用户访问不受影响。

除了默认的轮询算法，Nginx还支持多种其他负载均衡算法，具体如下：

加权轮询（Weighted Round Robin）

在轮询的基础上，可以为每个服务器设定一个权重值，权重高的服务器会被分配到更多的请求。

upstream myapp {
    server backend1.example.com weight=3;
    server backend2.example.com weight=2;
    server backend3.example.com weight=1;
}

IP哈希（IP Hash）

根据客户端IP地址的哈希值来分配请求，确保来自同一IP的客户端请求总能被同一台后端服务器处理，适用于需要会话保持（Session Persistence）的场景。

upstream myapp {
    ip_hash;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com;
}

最少连接（Least Connections）

将请求分发给当前活动连接数最少的服务器，这样可以避免将请求发给压力较大的服务器。Nginx原生并不直接支持最少连接策略作为负载均衡算法，需要安装并配置第三方模块。

upstream myapp {
    least_conn;
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com;
}

URL哈希（URL Hash）

根据请求的URL的哈希值来分配服务器，当后台服务器为缓存时，效率较高。

最快响应时间（Fair）

根据后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的服务器会优先分配到更多的请求。

随机算法（Random）

将请求随机分配给后端服务器，可以与其他策略结合使用，如结合权重的随机选择。

为了提高系统的响应速度，可以将静态文件（如HTML、CSS、JavaScript、图片等）存储在Nginx服务器上，由Nginx直接提供访问。这样可以减轻后端应用服务器的负担。同时，Nginx还支持缓存功能，可以进一步提高静态文件的访问速度。

小总结

在这篇文章里我们使用Nginx进行了对项目的分布式代理，达到了将服务扩展成集群的目的，一定程度上能够提高服务的运行效率，但是集群也有一定的弊端。

如果大家还记得我们生成二维码的整个流程的话就会想到，生成二维码和生成证书是两个接口：/qrcode/gen和/success，大家有没有想过，假设有A、B、C三个节点，且三个节点在三台机器上，如果/qrcode/gen请求到了A节点而/success请求到了B节点，就会发生/success请求不到资源的情况，因为资源以及预先生成在了A节点所在机器上，那么这种情况如何解决？

最简单的方法就是使用IP地址哈希，因为两个请求大概率是一个机器发起的，IP地址不变，因此使用IP地址哈希就会把两个请求都代理到同一台机器。当然，除此之外也有很多其他的方式来规避这个问题，比如使用统一的文件目录、自定义负载均衡算法等等。

好了，本次的分享就到这里，大家如果有问题可以在留言区进行留言和讨论。