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从原理到实战,彻底搞懂Nginx(高级篇)

配置实例

  接 从原理到实战,彻底搞懂Nginx,本文为 Nginx 实操高级篇。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;
    }
}
复制代码

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   
复制代码

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       
        } 
    }
复制代码

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;         
        } 
    }
复制代码

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      
        } 
    }
复制代码

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;
          }
    复制代码

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;
}
复制代码

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
    }  
}
复制代码

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
复制代码

(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>
              ... ...
    复制代码

(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
复制代码

(4)启动两台服务器的 nginx 和 keepalived。

# 启动 nginx
./nginx

# 启动 keepalived
systemctl start keepalived.service
复制代码

(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
复制代码

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?

  恭喜!目前为止你已经掌握了 Nginx 6种功能的配置方式,并和我一起进一步探讨了 Nginx 的原理。最后两个面试中可能会问到的思考题,欢迎大家评论区积极讨论。如果本文对你有所帮助,点赞互相鼓励一下吧~

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