Nginx高级篇：从原理到实战，彻底搞懂Nginx-nginx原理

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。

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; 
    } 
} 
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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    
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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        
       }  
   } 
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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;          
        }  
    } 
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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       
        }  
    } 
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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

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; 
} 
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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 
    }   
} 
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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 
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(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 
    } 
} 
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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> ... ...  
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(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 
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(4)启动两台服务器的 nginx 和 keepalived。

# 启动 nginx 
./nginx 
 
# 启动 keepalived 
systemctl start keepalived.service 
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(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 
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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

原文链接：https://juejin.im/post/5e1c263e5188254dc74a3b23