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Nginx高级篇:从原理到实战,彻底搞懂Nginx

作者:jinxijing发布时间:2020-05-04分类:风铃湾浏览:313


导读:通过配置 Nginx 配置文件,实现正向代理、反向代理、负载均衡、Nginx 缓存、动静分离和高可用 Nginx 6种功能,并对 Nginx 的原理作进一步的解析。当需要使用 Nginx 配置文件时,参考本文实例即可,建议收藏。1. 正向代理正向代理的代理对象是客户端。正向代理就是代理服务器替客户端去访问目标服务器。

通过配置 Nginx 配置文件,实现正向代理、反向代理、负载均衡、Nginx 缓存、动静分离和高可用 Nginx 6种功能,并对 Nginx 的原理作进一步的解析。当需要使用 Nginx 配置文件时,参考本文实例即可,建议收藏。

1. 正向代理

正向代理的代理对象是客户端。正向代理就是代理服务器替客户端去访问目标服务器。

1.1 实战一

实现效果:
在浏览器输入 www.google.com , 浏览器跳转到www.google.com 。
具体配置:

server{
   resolver 8.8.8.8;
   listen 80;

   location / {
       proxy_pass http://$http_host$request_uri;
   }
}

在需要访问外网的客户端上执行以下一种操作即可:

1. 方法1(推荐)
export http_proxy=http://你的正向代理服务器地址:代理端口

2. 方法2
vim ~/.bashrc
export http_proxy=http://你的正向代理服务器地址:代理端口

2. 反向代理

反向代理指代理后端服务器响应客户端请求的一个中介服务器,代理的对象是服务端。

2.1 实战一

实现效果:
在浏览器输入 www.abc.com , 从 nginx 服务器跳转到 linux 系统 tomcat 主页面。
具体配置:

    server {
       listen       80;  
       server_name  192.168.4.32;   #监听地址

       location  / {      
          root html;  #/html目录
          proxy_pass http://127.0.0.1:8080;  #请求转向
          index  index.html index.htm;      #设置默认页
       }
   }

2.2 实战二

实现效果:
根据在浏览器输入的路径不同,跳转到不同端口的服务中。
具体配置:

    server {
       listen       9000;  
       server_name  192.168.4.32;   #监听地址

       location  ~ /example1/ {  
          proxy_pass http://127.0.0.1:5000;        
       }

       location  ~ /example2/ {  
          proxy_pass http://127.0.0.1:8080;        
       }
   }

location 指令说明:

  • ~ : 表示uri包含正则表达式,且区分大小写。
  • ~* : 表示uri包含正则表达式,且不区分大小写。
  • = : 表示uri不含正则表达式,要求严格匹配。

    3 负载均衡

    3.1 实战一

    实现效果:
    在浏览器地址栏输入 http://192.168.4.32/example/a.html ,平均到 5000 和 8080 端口中,实现负载均衡效果。
    具体配置:

        upstream myserver {   
         server 192.167.4.32:5000;
         server 192.168.4.32:8080;
       }

       server {
           listen       80;   #监听端口
           server_name  192.168.4.32;   #监听地址

           location  / {      
              root html;  #html目录
              index index.html index.htm;  #设置默认页
              proxy_pass  http://myserver;  #请求转向 myserver 定义的服务器列表
           }
       }

    nginx 分配服务器策略

  • 轮询(默认)
    按请求的时间顺序依次逐一分配,如果服务器down掉,能自动剔除。
  • 权重
    weight 越高,被分配的客户端越多,默认为 1。比如: upstream myserver { server 192.167.4.32:5000 weight=10; server 192.168.4.32:8080 weight=5; } 复制代码
  • ip
    按请求 ip 的 hash 值分配,每个访客固定访问一个后端服务器。比如: upstream myserver { ip_hash; server 192.167.4.32:5000; server 192.168.4.32:8080; } 复制代码
  • fair
    按后端服务器的响应时间来分配,响应时间短的优先分配到请求。比如: upstream myserver { fair; server 192.168.4.32:5000; server 192.168.4.32:8080; }

    4. Nginx 缓存

    4.1 实战一

    实现效果:
    在3天内,通过浏览器地址栏访问 http://192.168.4.32/a.jpg ,不会从服务器抓取资源,3天后(过期)则从服务器重新下载。
    具体配置:

    # http 区域下添加缓存区配置
    proxy_cache_path /tmp/nginx_proxy_cache levels=1 keys_zone=cache_one:512m inactive=60s max_size=1000m;

    # server 区域下添加缓存配置
    location ~ \.(gif|jpg|png|htm|html|css|js)(.*) {
        proxy_pass http://192.168.4.32:5000;#如果没有缓存则转向请求
        proxy_redirect off;
        proxy_cache cache_one;
        proxy_cache_valid 200 1h;            #对不同的 HTTP 状态码设置不同的缓存时间
        proxy_cache_valid 500 1d;
        proxy_cache_valid any 1m;
        expires 3d;
    }

    expires 是给一个资源设定一个过期时间,通过 expires 参数设置,可以使浏览器缓存过期时间之前的内容,减少与服务器之间的请求和流量。也就是说无需去服务端验证,直接通过浏览器自身确认是否过期即可,所以不会产生额外的流量。此种方法非常适合不经常变动的资源。

    5. 动静分离

    5.1 实战一

    实现效果:
    通过浏览器地址栏访问 www.abc.com/a.html ,访问静态资源服务器的静态资源内容。通过浏览器地址栏访问 www.abc.com/a.jsp ,访问动态资源服务器的动态资源内容。
    具体配置:

    upstream static {   
       server 192.167.4.31:80;
    }

    upstream dynamic {  
       server 192.167.4.32:8080;
    }

    server {
       listen       80;   #监听端口
       server_name  www.abc.com; 监听地址

       # 拦截动态资源
       location ~ .*\.(php|jsp)$ {
          proxy_pass http://dynamic;
       }

       # 拦截静态资源
       location ~ .*\.(jpg|png|htm|html|css|js)$ {      
          root /data/;  #html目录
          proxy_pass http://static;
          autoindex on;;  #自动打开文件列表
       }  
    }

    6. 高可用

    一般情况下,通过 nginx 主服务器访问后台目标服务集群,当主服务器挂掉后,自动切换至备份服务器,此时由备份服务器充当主服务器的角色,访问后端目标服务器。

    6.1 实战一

    实现效果:
    准备两台 nginx 服务器,通过浏览器地址栏访问虚拟 ip 地址,把主服务器的 nginx 停止,再次访问虚拟 ip 地址仍旧有效。
    具体配置:
    (1)在两台 nginx 服务器上安 keepalived。
    keepalived 相当于一个路由,它通过一个脚本来检测当前服务器是否还活着,如果还活着则继续访问,否则就切换到另一台备份服务器。

    # 安装 keepalived
    yum install keepalived -y

    # 检查版本
    rpm -q -a keepalived
    keepalived-1.3.5-16.el7.x86_64

    (2)修改主备服务器 /etc/keepalived/keepalivec.conf 配置文件(可直接替换),完成高可用主从配置。
    keepalived 将 nginx 服务器绑定到一个虚拟 ip , nginx 高可用集群对外统一暴露这个虚拟 ip,客户端都是通过访问这个虚拟 ip 来访问 nginx 服务器 。

    global_defs {
       notification_email {
           acassen@firewall.loc
           failover@firewall.loc
           sysadmin@firewall.loc
       }
       notification_email_from_Alexandre.Cassen@firewall.loc
       smtp_server 192.168.4.32
       smtp_connect_timeout 30
       router_id LVS_DEVEL  # 在 /etc/hosts 文件中配置,通过它能访问到我们的主机
    }

    vrrp_script_chk_http_port {  
       script "/usr/local/src/nginx_check.sh"

       interval 2      # 检测脚本执行的时间间隔

       weight 2        # 权重每次加2
    }

    vrrp_instance VI_1 {
       interface ens7f0 # 网卡,需根据情况修改
       state MASTER    # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP
       virtual_router_id 51 # 主备机的 virtual_router_id 必须相同
       priority 100   # 主备机取不同的优先级,主机值较大,备份机值较小
       advert_int 1  # 每隔多长时间(默认1s)发送一次心跳,检测服务器是否还活着
       authentication {
         auth_type PASS
         auth_pass 1111
       }
       virtual_ipaddress {
           192.168.1.100 # VRRP H 虚拟地址,可以绑定多个
       }
    }

    字段说明

  • router_id: 在 /etc/hosts 文件中配置,通过它能访问到我们的主机。 127.0.0.1 localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4 ::1 localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6 127.0.0.1 LVS_DEVEL 复制代码
  • interval: 设置脚本执行的间隔时间
  • weight: 当脚本执行失败即 keepalived 或 nginx 挂掉时,权重增加的值(可为负数)。
  • interface: 输入 ifconfig 命令查看当前的网卡名是什么。

    ens7f0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.4.32 netmask 255.255.252.0 broadcast 192.168.7.255 inet6 fe80::e273:9c3c:e675:7c60 prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ... ...

    (3)在 /usr/local/src 目录下添加检测脚本 nginx_check.sh。

    #!/bin/bash
    A=`ps -C nginx -no-header |wc -l`
    if [ $A -eq 0 ];then
       /usr/local/nginx/sbin/nginx
       sleep 2
       if [ ps -C nginx -no-header |wc -l` -eq 0 ];then
           killall keepalived
       fi
    fi

    (4)启动两台服务器的 nginx 和 keepalived。

    # 启动 nginx
    ./nginx

    # 启动 keepalived
    systemctl start keepalived.service

    (5)查看虚拟 ip 地址 ip a 。把主服务器 192.168.4.32 nginx 和 keepalived停止,再访问虚拟 ip 查看高可用效果。

    6. 原理解析

    Nginx 启动之后,在 Linux 系统中有两个进程,一个为 master,一个为 worker。master 作为管理员不参与任何工作,只负责给多个 worker 分配不同的任务(worker 一般有多个)。

    ps -ef |grep nginx
    root     20473     1  0  2019 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx
    nginx     4628 20473  0 Jan06 ?        00:00:00 nginx: worker process
    nginx     4629 20473  0 Jan06 ?        00:00:00 nginx: worker process

    worker 是如何工作的?
    客户端发送一个请求首先要经过 master,管理员收到请求后会将请求通知给 worker,多个 worker 以争抢的机制来抢夺任务,得到任务的 worker 会将请求经由 tomcat 等做请求转发、反向代理、访问数据库等(nginx 本身是不直接支持 java 的)。

    一个 master 和多个 worker 的好处?

  • 可以使用 nginx -s reload 进行热部署。
  • 每个 worker 是独立的进程,如果其中一个 worker 出现问题,其它 worker 是独立运行的,会继续争抢任务,实现客户端的请求过程,而不会造成服务中断。

    设置多少个 worker 合适?
    Nginx 和 redis 类似,都采用了 io 多路复用机制,每个 worker 都是一个独立的进程,每个进程里只有一个主线程,通过异步非阻塞的方式来处理请求,每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致,因此,worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的。

    思考:
    (1)发送一个请求,会占用 worker 几个连接数?
    (2)有一个 master 和 4个 worker,每个 worker 支持的最大连接数为 1024,该系统支持的最大并发数是多少?

    作者:臧小晶

标签:Nginx