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Nginx高级篇:从原理到实战,彻底搞懂Nginx

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。

作者:追逐仰望星空来源:今日头条|2020-04-28 22:12

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:

  1. server{ 
  2.     resolver 8.8.8.8; 
  3.     listen 80; 
  4.  
  5.     location / { 
  6.         proxy_pass http://$http_host$request_uri; 
  7.     } 

在需要访问外网的客户端上执行以下一种操作即可:

  1. 1. 方法1(推荐) 
  2. export http_proxy=http://你的正向代理服务器地址:代理端口    
  3.  
  4. 2. 方法2 
  5. vim ~/.bashrc 
  6. 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:

  1. server { 
  2.        listen       80;    
  3.        server_name  192.168.4.32;   #监听地址 
  4.    
  5.        location  / {        
  6.           root html;  #/html目录 
  7.           proxy_pass http://127.0.0.1:8080;  #请求转向 
  8.           index  index.html index.htm;      #设置默认页        
  9.        }  
  10.    } 

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:

  1. server { 
  2.         listen       9000;    
  3.         server_name  192.168.4.32;   #监听地址        
  4.          
  5.         location  ~ /example1/ {   
  6.            proxy_pass http://127.0.0.1:5000;          
  7.         }  
  8.  
  9.         location  ~ /example2/ {   
  10.            proxy_pass http://127.0.0.1:8080;          
  11.         }  
  12.     } 

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:

  1. upstream myserver {    
  2.       server 192.167.4.32:5000; 
  3.       server 192.168.4.32:8080; 
  4.     } 
  5.      
  6.  
  7.     server { 
  8.         listen       80;   #监听端口 
  9.         server_name  192.168.4.32;   #监听地址 
  10.     
  11.         location  / {        
  12.            root html;  #html目录 
  13.            index index.html index.htm;  #设置默认页 
  14.            proxy_pass  http://myserver;  #请求转向 myserver 定义的服务器列表       
  15.         }  
  16.     } 

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:

  1. # http 区域下添加缓存区配置 
  2. proxy_cache_path /tmp/nginx_proxy_cache levels=1 keys_zone=cache_one:512m inactive=60s max_size=1000m; 
  3.  
  4. # server 区域下添加缓存配置 
  5. location ~ \.(gif|jpg|png|htm|html|css|js)(.*) { 
  6.      proxy_pass http://192.168.4.32:5000;#如果没有缓存则转向请求 
  7.      proxy_redirect off
  8.      proxy_cache cache_one; 
  9.      proxy_cache_valid 200 1h;            #对不同的 HTTP 状态码设置不同的缓存时间 
  10.      proxy_cache_valid 500 1d; 
  11.      proxy_cache_valid any 1m; 
  12.      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:

  1. upstream static {    
  2.     server 192.167.4.31:80; 
  3.  
  4. upstream dynamic {    
  5.     server 192.167.4.32:8080; 
  6.  
  7. server { 
  8.     listen       80;   #监听端口 
  9.     server_name  www.abc.com; 监听地址 
  10.  
  11.     # 拦截动态资源 
  12.     location ~ .*\.(php|jsp)$ { 
  13.        proxy_pass http://dynamic
  14.     } 
  15.     
  16.     # 拦截静态资源 
  17.     location ~ .*\.(jpg|png|htm|html|css|js)$ {        
  18.        root /data/;  #html目录 
  19.        proxy_pass http://static
  20.        autoindex on;;  #自动打开文件列表 
  21.     }   

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。

  1. # 安装 keepalived 
  2. yum install keepalived -y 
  3.  
  4. # 检查版本 
  5. rpm -q -a keepalived 
  6. 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 。

  1. global_defs { 
  2.     notification_email { 
  3.         acassen@firewall.loc 
  4.         failover@firewall.loc 
  5.         sysadmin@firewall.loc 
  6.     } 
  7.     notification_email_from_Alexandre.Cassen@firewall.loc 
  8.     smtp_server 192.168.4.32 
  9.     smtp_connect_timeout 30 
  10.     router_id LVS_DEVEL  # 在 /etc/hosts 文件中配置,通过它能访问到我们的主机 
  11.  
  12. vrrp_script_chk_http_port {    
  13.     script "/usr/local/src/nginx_check.sh" 
  14.  
  15.     interval 2      # 检测脚本执行的时间间隔 
  16.  
  17.     weight 2        # 权重每次加2 
  18.  
  19. vrrp_instance VI_1 { 
  20.     interface ens7f0 # 网卡,需根据情况修改 
  21.     state MASTER    # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP 
  22.     virtual_router_id 51 # 主备机的 virtual_router_id 必须相同 
  23.     priority 100   # 主备机取不同的优先级,主机值较大,备份机值较小 
  24.     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 
  25.     authentication { 
  26.       auth_type PASS 
  27.       auth_pass 1111 
  28.     } 
  29.     virtual_ipaddress { 
  30.         192.168.1.100 # VRRP H 虚拟地址,可以绑定多个 
  31.     } 

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。
  1. 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。

  1. #!/bin/bash 
  2. A=`ps -C nginx -no-header |wc -l` 
  3. if [ $A -eq 0 ];then 
  4.     /usr/local/nginx/sbin/nginx 
  5.     sleep 2 
  6.     if [ ps -C nginx -no-header |wc -l` -eq 0 ];then 
  7.         killall keepalived 
  8.     fi 
  9. fi 

(4)启动两台服务器的 nginx 和 keepalived。

  1. # 启动 nginx 
  2. ./nginx 
  3.  
  4. # 启动 keepalived 
  5. 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高级篇:从原理到实战,彻底搞懂Nginx

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)。

  1. ps -ef |grep nginx 
  2. root     20473     1  0  2019 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx 
  3. nginx     4628 20473  0 Jan06 ?        00:00:00 nginx: worker process 
  4. 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)。

Nginx高级篇:从原理到实战,彻底搞懂Nginx

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

【编辑推荐】

  1. 3 月全球 Web 服务器调查报告:Nginx 域名份额首超 Apache
  2. Nginx配置详解之配置文件模板分析
  3. 详解 Nginx如何配置Web服务器
  4. Nginx 动静分离与负载均衡的实现
  5. 从底层原理分析Nginx为什么这么快
【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】


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