從原理到實戰，完全搞懂Nginx（高級篇）

時間  2020-01-15
標籤 原理 實戰 完全 nginx 高級 欄目 Nginx 简体版
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配置實例

  接 從原理到實戰，完全搞懂Nginx，本文爲 Nginx 實操高級篇。經過配置 Nginx 配置文件，實現正向代理、反向代理、負載均衡、Nginx 緩存、動靜分離和高可用 Nginx 6種功能，並對 Nginx 的原理做進一步的解析。當須要使用 Nginx 配置文件時，參考本文實例便可，建議收藏。php

1. 正向代理

  正向代理的代理對象是客戶端。正向代理就是代理服務器替客戶端去訪問目標服務器。css

1.1 實戰一

實現效果：
  在瀏覽器輸入 www.google.com , 瀏覽器跳轉到www.google.com 。
具體配置：html

server{
    resolver 8.8.8.8;
    listen 80;

    location / {
        proxy_pass http://$http_host$request_uri;
    }
}
複製代碼

在須要訪問外網的客戶端上執行如下一種操做便可：java

1. 方法1（推薦）
export http_proxy=http://你的正向代理服務器地址：代理端口   

2. 方法2
vim ~/.bashrc
export http_proxy=http://你的正向代理服務器地址：代理端口   
複製代碼

2. 反向代理

  反向代理指代理後端服務器響應客戶端請求的一箇中介服務器，代理的對象是服務端。linux

2.1 實戰一

實現效果：
  在瀏覽器輸入 www.abc.com , 從 nginx 服務器跳轉到 linux 系統 tomcat 主頁面。
具體配置：nginx

server {
        listen       80;   
        server_name  192.168.4.32;   #監聽地址
   
        location  / {       
           root html;  #/html目錄
           proxy_pass http://127.0.0.1:8080;  #請求轉向
           index  index.html index.htm;      #設置默認頁       
        } 
    }
複製代碼

2.2 實戰二

實現效果：
  根據在瀏覽器輸入的路徑不一樣，跳轉到不一樣端口的服務中。
具體配置：面試

server {
        listen       9000;   
        server_name  192.168.4.32;   #監聽地址       
        
        location  ~ /example1/ {  
           proxy_pass http://127.0.0.1:5000;         
        } 

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

location 指令說明：正則表達式

  • ~ : 表示uri包含正則表達式，且區分大小寫。
  • ~* : 表示uri包含正則表達式，且不區分大小寫。
  • = : 表示uri不含正則表達式，要求嚴格匹配。

3 負載均衡

3.1 實戰一

實現效果：
  在瀏覽器地址欄輸入 http://192.168.4.32/example/a.html ，平均到 5000 和 8080 端口中，實現負載均衡效果。
具體配置：redis

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

    server {
        listen       80;   #監聽端口
        server_name  192.168.4.32;   #監聽地址
   
        location  / {       
           root html;  #html目錄
           index index.html index.htm;  #設置默認頁
           proxy_pass  http://myserver;  #請求轉向 myserver 定義的服務器列表      
        } 
    }
複製代碼

nginx 分配服務器策略數據庫

  • 輪詢（默認）
      按請求的時間順序依次逐一分配，若是服務器down掉，能自動剔除。

  • 權重
      weight 越高，被分配的客戶端越多，默認爲 1。好比：

    upstream myserver {   
        server 192.167.4.32:5000 weight=10;
        server 192.168.4.32:8080 weight=5;
      }
複製代碼

  • ip
      按請求 ip 的 hash 值分配，每一個訪客固定訪問一個後端服務器。好比：

    upstream myserver { 
        ip_hash;  
        server 192.167.4.32:5000;
        server 192.168.4.32:8080;
      }
複製代碼

  • fair
      按後端服務器的響應時間來分配，響應時間短的優先分配到請求。好比：

    upstream myserver { 
        fair;  
        server 192.168.4.32:5000;
        server 192.168.4.32:8080;
      }
複製代碼

4. Nginx 緩存

4.1 實戰一

實現效果：
  在3天內，經過瀏覽器地址欄訪問 http://192.168.4.32/a.jpg ，不會從服務器抓取資源，3天后（過時）則從服務器從新下載。
具體配置：

# http 區域下添加緩存區配置
proxy_cache_path /tmp/nginx_proxy_cache levels=1 keys_zone=cache_one:512m inactive=60s max_size=1000m;

# server 區域下添加緩存配置
location ~ \.(gif|jpg|png|htm|html|css|js)(.*) {
     proxy_pass http://192.168.4.32:5000；#若是沒有緩存則轉向請求
     proxy_redirect off;
     proxy_cache cache_one;
     proxy_cache_valid 200 1h;            #對不一樣的 HTTP 狀態碼設置不一樣的緩存時間
     proxy_cache_valid 500 1d;
     proxy_cache_valid any 1m;
     expires 3d;
}
複製代碼

expires 是給一個資源設定一個過時時間，經過 expires 參數設置，可使瀏覽器緩存過時時間以前的內容，減小與服務器之間的請求和流量。也就是說無需去服務端驗證，直接經過瀏覽器自身確認是否過時便可，因此不會產生額外的流量。此種方法很是適合不常常變更的資源。

5. 動靜分離

5.1 實戰一

實現效果：
  經過瀏覽器地址欄訪問 www.abc.com/a.html ，訪問靜態資源服務器的靜態資源內容。經過瀏覽器地址欄訪問 www.abc.com/a.jsp ，訪問動態資源服務器的動態資源內容。
具體配置：

upstream static {   
    server 192.167.4.31:80;
}

upstream dynamic {   
    server 192.167.4.32:8080;
}

server {
    listen       80;   #監聽端口
    server_name  www.abc.com; 監聽地址

    # 攔截動態資源
    location ~ .*\.(php|jsp)$ {
       proxy_pass http://dynamic;
    }
   
    # 攔截靜態資源
    location ~ .*\.(jpg|png|htm|html|css|js)$ {       
       root /data/;  #html目錄
       proxy_pass http://static;
       autoindex on;;  #自動打開文件列表
    }  
}
複製代碼

6. 高可用

  通常狀況下，經過 nginx 主服務器訪問後臺目標服務集羣，當主服務器掛掉後，自動切換至備份服務器，此時由備份服務器充當主服務器的角色，訪問後端目標服務器。

6.1 實戰一

實現效果：
  準備兩臺 nginx 服務器，經過瀏覽器地址欄訪問虛擬 ip 地址，把主服務器的 nginx 中止，再次訪問虛擬 ip 地址仍舊有效。
具體配置：
（1）在兩臺 nginx 服務器上安 keepalived。
  keepalived 至關於一個路由，它經過一個腳原本檢測當前服務器是否還活着，若是還活着則繼續訪問，不然就切換到另外一臺備份服務器。

# 安裝 keepalived
yum install keepalived -y

# 檢查版本
rpm -q -a keepalived
keepalived-1.3.5-16.el7.x86_64
複製代碼

（2）修改主備服務器 /etc/keepalived/keepalivec.conf 配置文件（可直接替換），完成高可用主從配置。
  keepalived 將 nginx 服務器綁定到一個虛擬 ip ， nginx 高可用集羣對外統一暴露這個虛擬 ip，客戶端都是經過訪問這個虛擬 ip 來訪問 nginx 服務器 。

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，經過它能訪問到咱們的主機
}

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

    interval 2      # 檢測腳本執行的時間間隔

    weight 2        # 權重每次加2
}

vrrp_instance VI_1 {
    interface ens7f0 # 網卡，需根據狀況修改
    state MASTER    # 備份服務器上將 MASTER 改成 BACKUP
    virtual_router_id 51 # 主備機的 virtual_router_id 必須相同
    priority 100   # 主備機取不一樣的優先級，主機值較大，備份機值較小
    advert_int 1  # 每隔多長時間（默認1s）發送一次心跳，檢測服務器是否還活着
    authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100 # VRRP H 虛擬地址，能夠綁定多個
    }
}
複製代碼

字段說明

  • router_id： 在 /etc/hosts 文件中配置，經過它能訪問到咱們的主機。

    127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
  ::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
  127.0.0.1   LVS_DEVEL   
複製代碼

  • interval： 設置腳本執行的間隔時間

  • weight： 當腳本執行失敗即 keepalived 或 nginx 掛掉時，權重增長的值（可爲負數）。

  • interface： 輸入 ifconfig 命令查看當前的網卡名是什麼。

    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>
          ... ...
複製代碼

（3）在 /usr/local/src 目錄下添加檢測腳本 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
複製代碼

（4）啓動兩臺服務器的 nginx 和 keepalived。

# 啓動 nginx
./nginx

# 啓動 keepalived
systemctl start keepalived.service
複製代碼

（5）查看虛擬 ip 地址 ip a 。把主服務器 192.168.4.32 nginx 和 keepalived中止，再訪問虛擬 ip 查看高可用效果。

6. 原理解析

  Nginx 啓動以後，在 Linux 系統中有兩個進程，一個爲 master，一個爲 worker。master 做爲管理員不參與任何工做，只負責給多個 worker 分配不一樣的任務（worker 通常有多個）。

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
複製代碼

worker 是如何工做的？
  客戶端發送一個請求首先要通過 master，管理員收到請求後會將請求通知給 worker，多個 worker 以爭搶的機制來搶奪任務，獲得任務的 worker 會將請求經由 tomcat 等作請求轉發、反向代理、訪問數據庫等（nginx 自己是不直接支持 java 的）。

一個 master 和多個 worker 的好處？

  • 可使用 nginx -s reload 進行熱部署。
  • 每一個 worker 是獨立的進程，若是其中一個 worker 出現問題，其它 worker 是獨立運行的，會繼續爭搶任務，實現客戶端的請求過程，而不會形成服務中斷。

設置多少個 worker 合適？
  Nginx 和 redis 相似，都採用了 io 多路複用機制，每一個 worker 都是一個獨立的進程，每一個進程裏只有一個主線程，經過異步非阻塞的方式來處理請求，每一個 worker 的線程能夠把一個 cpu 的性能發揮到極致，所以，worker 數和服務器的 cpu 數相等是最爲適宜的。

思考：
（1）發送一個請求，會佔用 worker 幾個鏈接數？
（2）有一個 master 和 4個 worker，每一個 worker 支持的最大鏈接數爲 1024，該系統支持的最大併發數是多少？

  恭喜！目前爲止你已經掌握了 Nginx 6種功能的配置方式，並和我一塊兒進一步探討了 Nginx 的原理。最後兩個面試中可能會問到的思考題，歡迎你們評論區積極討論。若是本文對你有所幫助，點贊互相鼓勵一下吧~

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