Nginx特性驗證-反向代理/負載均衡/頁面緩存/URL重定向

時間 2020-08-10

標籤 nginx 特性驗證反向代理負載均衡頁面緩存 url 重定向欄目 Nginx 简体版

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原文發表於cu：2016-08-25php

參考文檔：html

Nginx 反向代理、負載均衡、頁面緩存、URL重寫等：http://freeloda.blog.51cto.com/2033581/1288553
Nginx反向代理/負載均衡簡單配置：http://www.cnblogs.com/jacktang/p/3669115.html
Nginx反向代理，後端web如何獲取真實ip： http://www.bubuko.com/infodetail-822723.html

本文針對Nginx幾個經常使用特性作簡單驗證(高手請略過)，經過簡單的驗證熟悉配置。nginx

一．環境準備

1. 操做系統

CentOS-7-x86_64-Everything-1511web

2. Nginx版本

Nginx-1.11.3: http://nginx.org/download/nginx-1.11.3.tar.gz 正則表達式

安裝配置請見：http://www.javashuo.com/article/p-zogfgooc-e.html算法

3. 拓撲圖

Proxy服務器爲採用VMware ESXi虛擬出的1臺服務器，已安裝並啓動nginx服務，前段訪問地址x.140.246.55(真實的互聯網ip地址，隱去)，後端地址172.19.200.215；
Web1服務器爲採用Docker技術生成的1臺服務器，已安裝並啓動nginx服務，ip地址172.19.200.241；
Web2同Web1服務器，ip地址172.19.200.242；
設置web1/2測試頁面(路徑參考nginx安裝步驟)，以方便後續查看驗證結果，以下：

web1: vim

[root@e84e8f6ba866 ~]# echo "<h1>Welcome to test site web1!</h1>" > /usr/local/nginx/html/index.html 後端

web2: 瀏覽器

[root @56f610597bcd ~]# echo "<h1>Welcome to test site web2!</h1>" > /usr/local/nginx/html/index.html 緩存

二．反向代理

1. 反向代理說明

指令：proxy_pass

語法：proxy_pass URL

使用字段：location字段

#URL能夠是被代理服務器的ip地址，ip地址+端口或者被映射的url

2. 反向代理配置

#被代理服務器暫時設置web1；
#重要：從新加載nginx配置文件，從新加載以前能夠經過」 /usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf」測試配置文件修改是否正確
[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/conf/
[root@localhost conf]# vim nginx.conf
        location / {
             proxy_pass http://172.19.200.241; }
[root@localhost conf]# service nginx reload

3. 驗證

方式1：經過瀏覽器訪問代理服務器，返回結果是web1的測試頁面，以下：

方式2：經過curl命令訪問代理服務器，返回結果是web1的測試頁面，以下：

[root@localhost ~]# curl http://x.140.246.55

4. 查看web服務器的訪問日誌

#從訪問日誌看到，客戶端ip都是nginx代理服務器的後端ip，後端web服務器並無捕獲到真實客戶端ip
[root@e84e8f6ba866 ~]# cd /usr/local/nginx/logs/
[root@e84e8f6ba866 logs]# tail -f access.log 
172.19.200.215 - - [24/Aug/2016:09:20:49 +0000] "GET / HTTP/1.0" 304 0 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/52.0.2743.116 Safari/537.36"
172.19.200.215 - - [24/Aug/2016:09:20:49 +0000] "GET / HTTP/1.0" 304 0 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/52.0.2743.116 Safari/537.36"
172.19.200.215 - - [24/Aug/2016:09:20:52 +0000] "GET / HTTP/1.0" 200 36 "-" "curl/7.29.0"
172.19.200.215 - - [24/Aug/2016:09:20:53 +0000] "GET / HTTP/1.0" 200 36 "-" "curl/7.29.0"

5. web服務器捕獲真實客戶端ip

1）修改nginx代理服務器配置

#」proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr」指令將發送到被代理服務器的請求頭從新定義或者增長一些字段；此值能夠是一個文本，變量或它們的組合；
#proxy_set_header在指定的字段中沒有定義時會從它的上級字段繼承。
[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/conf/
[root@localhost conf]# vim nginx.conf
        location / {
             proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
             proxy_pass http://172.19.200.241; }
[root@localhost conf]# service nginx reload

2）修改web服務器配置

#」set_real_ip_from IP」指令在http字段內，但在server字段以外，IP爲nginx代理服務器可訪問到後端web服務器的地址。
[root@e84e8f6ba866 ~]# cd /usr/local/nginx/conf/
[root@e84e8f6ba866 conf]# vim nginx.conf
set_real_ip_from 172.19.200.215;
[root@e84e8f6ba866 conf]# service nginx reload

6. 驗證捕獲真實客戶端ip

#在客戶端使用curl命令訪問代理服務器，查看後端web服務器訪問日誌；
#從訪問日誌看到，後端web服務器已捕獲到真實客戶端ip
[root@e84e8f6ba866 logs]# tail -f access.log

三．負載均衡

1. 負載均衡說明

1）upstream模塊

upstream是Nginx的HTTP Upstream模塊，此模塊經過一個簡單的調度算法來實現客戶端ip到後端服務器的負載均衡。

2）upstream支持的負載均衡算法

（1）輪詢（默認）

每一個請求按時間順序逐一分配到不一樣的後端服務器，若是後端某臺服務器宕機，故障系統被自動剔除，使用戶訪問不受影響。能夠經過weight 指定輪詢權值，weight值越大，分配到的訪問機率越高，主要用於後端每一個服務器性能不均的狀況下。

（2）ip_hash

每一個請求按訪問ip的hash結果分配，這樣來自同一個IP的訪客固定訪問一個後端服務器，可有效解決動態網頁存在的session共享問題。

（3）fair

比上面兩個更加智能的負載均衡算法。此算法能夠依據頁面大小和加載時間長短智能地進行負載均衡，即根據後端服務器的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配。Nginx自己不支持fair，若是須要使用這種調度算法，必須下載Nginx的upstream_fair模塊。

（4）url_hash

此方法按訪問url的hash結果來分配請求，使每一個url定向到同一個後端服務器，可進一步提升後端緩存服務器的效率。Nginx自己不支持url_hash，若是須要使用這種調度算法，必須安裝Nginx 的hash軟件包。

3）upstream支持的狀態參數

在upstream模塊中，能夠在每一個後端服務器後設置負載均衡調度中的狀態。經常使用的狀態有：

（1）down

表示當前的server暫時不參與負載均衡。

（2）backup

預留的備份機器，當其餘全部的非backup機器出現故障或者忙的時候，纔會請求backup機器，所以這臺機器的壓力最輕。

（3）max_fails

容許請求失敗的次數，默認爲1。當超過最大次數時，返回proxy_next_upstream 模塊定義的錯誤。

（4）fail_timeout

在經歷了max_fails次失敗後，暫停服務的時間，max_fails能夠和fail_timeout一塊兒使用。

2. 負載均衡配置

[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/conf/

#upstream模塊在http字段內， server模塊以外；upstream指定的負載均衡名可自定義，後面location字段中」proxy_pass」指令調用自定義的負載均衡名便可；
#weight值默承認不用配置，若是後端服務器性能不均，能夠經過weight值負載調度；
#能夠經過backup狀態參數預留備份服務器；
#默認使用輪詢調度算法，若是使用ip_hash調度算法，後端服務器的負載均衡調度狀態不能是backup
[root@localhost conf]# vim nginx.conf
 upstream test.backend { # ip_hash; server 172.19.200.241 weight=1; server 172.19.200.242 weight=1; # server 127.0.0.1:8080 backup; }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;
        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
             proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
 proxy_pass http://test.backend; } }

[root@localhost conf]# service nginx reload

3. 驗證

採用curl命令訪問代理服務器，交替返回web1與web2的測試頁面，以下：

[root@localhost ~]# date ; curl http://x.140.246.55

四．頁面緩存

1. 頁面緩存說明

1）proxy_cache_path

指令：proxy_cache_path

語法：proxy_cache_path path [levels=number] keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time] [max_size=size];

使用字段：http字段，server字段以外

#指令指定緩存的路徑和一些其餘參數，緩存的數據存儲在文件中，緩存文件使用代理url的哈希值做爲關鍵字與文件名；

#levels參數指定指定目錄結構，指定緩存的子目錄數，能夠使用任意的1位或2位數字做爲目錄結構，但最多隻能是三級目錄，格式如X, X:X,或X:X:X，轉換爲指令如"2", "2:2", "1:1:2"等；

#全部活動的key和元數據存儲在共享的內存池中，這個區域用keys_zone參數指定。共享池的名稱自定義，共享池的大小可用"m"表明單位；內存池的大小按照緩存頁面數的比例進行設置，一個頁面（文件）的元數據大小按照操做系統來定，如FreeBSD/i386下爲64字節，FreeBSD/amd64下爲128字節；

#inactive參數指定緩存超時時間，指定時間內沒有被請求的數據則刪除，默認inactive爲10分鐘；

#一個名爲cache manager的進程控制磁盤的緩存大小，它被用來刪除不活動的緩存與控制緩存大小，這些都在max_size參數中定義，當目前緩存的值超出max_size指定的值以後，超過其大小後最少使用數據（LRU替換算法）將被刪除。

2）proxy_cache

指令：proxy_cache

語法：proxy_cache zone_name;

使用字段：http, server, location

#設置一個緩存區域的（自定義）名稱，一個相同的區域能夠在不一樣的地方使用；

#緩存指令依賴代理緩衝區(buffers)，若是proxy_buffers設置爲off，緩存不會生效。

3）proxy_cache_valid

指令：proxy_cache_valid

語法： proxy_cache_valid reply_code [reply_code …] time;

使用字段： http, server, location

#爲不一樣的應答設置不一樣的緩存時間，如："proxy_cache_valid 200 302 10m;"

即應答代碼爲200和302時，設置緩存時間爲10分鐘；

#若是隻定義時間：如："proxy_cache_valid 5m;" 那隻對代碼爲200, 301和302的應答進行緩存；

#能夠使用any參數應答，如：" proxy_cache_valid any 1m;"

2. 頁面緩存變量說明

若是不在代理服務器的配置文件中配置頁面緩存變量，則驗證時查看結果不方便。

1）$server_addr

服務器地址，在完成一次系統調用後可肯定這個值；若是要繞開系統調用，則必須在listen中指定地址而且使用bind參數。

2）$upstream_cache_status

MISS：未命中

EXPIRED – expired：請求被傳送到後端

UPDATING – expired：因爲proxy/fastcgi_cache_use_stale正在更新，將使用舊的應答

STALE – expired：因爲proxy/fastcgi_cache_use_stale超期，後端將獲得過時的應答

HIT：命中

3. 頁面緩存配置

[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/conf/

#緩存路徑自定義，注意key_zone定義的共享內存池與location字段中」proxy_cache」對應；
#兩個」add_header」指令增長了頭部，如不設置，驗證時不方便查看結果；
#」proxy_buffering」若是是」off」，則緩存不生效
[root@localhost conf]# vim nginx.conf
 proxy_cache_path /usr/local/nginx/cache/testcache levels=1:2 keys_zone=testcache:20m max_size=1g; 
    upstream test.backend {
             # ip_hash;
             server 172.19.200.241;
             server 172.19.200.242;
             # server 127.0.0.1:8080 backup
     }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;
        #access_log  logs/host.access.log  main;

 add_header X-Via $server_addr; add_header X-Cache $upstream_cache_status;

        location / {
             proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
             proxy_pass http://test.backend;
 # proxy_buffering off; proxy_cache testcache; proxy_cache_valid 200 10m;
        }
    }

#在」proxy_cache_path」中定義的路徑須要補充完整，並賦予權限
[root@localhost conf]# mkdir -p /usr/local/nginx/cache/testcache
[root@localhost conf]# chown www:www /usr/local/nginx/cache
[root@localhost conf]# service nginx reload

4. 驗證

採用瀏覽器訪問代理服務器，F5不斷刷新，返回web2（或者web1）的測試頁面，以下：

按F12可調用瀏覽器的開發調試工具，選擇Network選項，可看到Response Headers中，綠色方框中提示："X-Cache: HIT" （與代理服務器配置文件中" add_header"有關）；
另注意General中，綠色方框中提示：" Status Code:304 Not Modified"。

五．URL重定向

URL重寫比較複雜，這裏只簡單的驗證一下重定向。

1. URL重寫模塊說明

重寫模塊Rewrite容許使用正則表達式從新URI，但須要PCRE庫的支持，而且可根據相關變量重定向和選擇不一樣的配置。

若是rewrite指令在server字段中指定，那麼將在被請求的location肯定以前執行；若是在指令執行後所選擇的location中有其餘的重寫規則，那麼指令也被執行。若是在location中執行這個指令產生了新的URI，那麼location又一次肯定了新的URI，這樣的循環可最多執行10次，超出後nginx將返回500錯誤。

2. 重定向配置

重定向驗證方案：將客戶端到web1上的請求重定向到web2。

設計：

將web2從負載均衡器中取消，負載均衡器只保留web1；
(option) 將nginx反向代理服務有關頁面緩存的設置取消，防止干擾驗證結果；
在web1 的配置文件中設置重定向規則。

1）Nginx反向代理服務配置

[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/conf/

[root@localhost conf]# vim nginx.conf
    upstream test.backend {
             # ip_hash;
             server 172.19.200.241 weight=1;
             # server 172.19.200.242 weight=1;
             # server 127.0.0.1:8080 backup
     }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;
        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
             proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
             proxy_pass http://test.backend; }

[root@localhost conf]# service nginx reload

2）被代理服務器web1配置

[root@e84e8f6ba866 ~]# cd /usr/local/nginx/conf/

[root@e84e8f6ba866 conf]# vim nginx.conf
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm index.php;
            rewrite ^/ http://172.19.200.242; }

[root@e84e8f6ba866 conf]# service nginx reload

3. 驗證

在客戶端瀏覽器訪問反向代理服務器：http://x.140.246.55
返回結果已重定向到web2（這裏客戶端能訪問到172.19.200.0網段，若是訪問不到，瀏覽器地址欄重定向到新的地址，但測試頁面返回錯誤）；
使用開發調試工具可看到，訪問反向代理服務器時，狀態碼爲"302 Moved Temporarily"，返回地址已重定向到"172.19.200.242"，web2的地址；
重定向後的頁面返回狀態碼爲"200 OK (from cache)"。