從原理到實戰，徹底搞懂Nginx（高階篇）

配置例項

  接 從原理到實戰，徹底搞懂Nginx，本文為 Nginx 實操高階篇。通過配置 Nginx 配置檔案，實現正向代理、反向代理、負載均衡、Nginx 快取、動靜分離和高可用 Nginx 6種功能，並對 Nginx 的原理作進一步的解析。當需要使用 Nginx 配置檔案時，參考本文例項即可，建議收藏。

1. 正向代理

  正向代理的代理物件是客戶端。正向代理就是代理伺服器替客戶端去訪問目標伺服器。

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：

server{
    resolver 8.8.8.8;
    listen 80;

    location / {
        proxy_pass http://$http_host$request_uri;
    }
}
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在需要訪問外網的客戶端上執行以下一種操作即可：

1. 方法1（推薦）
export http_proxy=http://你的正向代理伺服器地址：代理埠   

2. 方法2
vim ~/.bashrc
export http_proxy=http://你的正向代理伺服器地址：代理埠   
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2. 反向代理

  反向代理指代理後端伺服器響應客戶端請求的一箇中介伺服器，代理的物件是服務端。

2.1 實戰一

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

    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;      #設定預設頁       
        } 
    }
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2.2 實戰二

實現效果：
  根據在瀏覽器輸入的路徑不同，跳轉到不同埠的服務中。
具體配置：

    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;         
        } 
    }
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location 指令說明：

• ~ : 表示uri包含正規表示式，且區分大小寫。
• ~* : 表示uri包含正規表示式，且不區分大小寫。
• = : 表示uri不含正規表示式，要求嚴格匹配。

3 負載均衡

3.1 實戰一

實現效果：
  在瀏覽器位址列輸入 http://192.168.4.32/example/a.html ，平均到 5000 和 8080 埠中，實現負載均衡效果。
具體配置：

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

    server {
        listen       80;   #監聽埠
        server_name  192.168.4.32;   #監聽地址
   
        location  / {       
           root html;  #html目錄
           index index.html index.htm;  #設定預設頁
           proxy_pass  http://myserver;  #請求轉向 myserver 定義的伺服器列表      
        } 
    }
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nginx 分配伺服器策略

• 輪詢（預設）
    按請求的時間順序依次逐一分配，如果伺服器down掉，能自動剔除。

• 權重
    weight 越高，被分配的客戶端越多，預設為 1。比如：

        upstream myserver {   
          server 192.167.4.32:5000 weight=10;
          server 192.168.4.32:8080 weight=5;
        }
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• ip
    按請求 ip 的 hash 值分配，每個訪客固定訪問一個後端伺服器。比如：

        upstream myserver { 
          ip_hash;  
          server 192.167.4.32:5000;
          server 192.168.4.32:8080;
        }
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• fair
    按後端伺服器的響應時間來分配，響應時間短的優先分配到請求。比如：

        upstream myserver { 
          fair;  
          server 192.168.4.32:5000;
          server 192.168.4.32:8080;
        }
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4. Nginx 快取

4.1 實戰一

實現效果：
  在3天內，通過瀏覽器位址列訪問 http://192.168.4.32/a.jpg ，不會從伺服器抓取資源，3天后（過期）則從伺服器重新下載。
具體配置：

# http 區域下新增快取區配置
proxy_cache_path /tmp/nginx_proxy_cache levels=1 keys_zone=cache_one:512m inactive=60s max_size=1000m;

# server 區域下新增快取配置
location ~ \.(gif|jpg|png|htm|html|css|js)(.*) {
     proxy_pass http://192.168.4.32:5000；#如果沒有快取則轉向請求
     proxy_redirect off;
     proxy_cache cache_one;
     proxy_cache_valid 200 1h;            #對不同的 HTTP 狀態碼設定不同的快取時間
     proxy_cache_valid 500 1d;
     proxy_cache_valid any 1m;
     expires 3d;
}
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expires 是給一個資源設定一個過期時間，通過 expires 引數設定，可以使瀏覽器快取過期時間之前的內容，減少與伺服器之間的請求和流量。也就是說無需去服務端驗證，直接通過瀏覽器自身確認是否過期即可，所以不會產生額外的流量。此種方法非常適合不經常變動的資源。

5. 動靜分離

5.1 實戰一

實現效果：
  通過瀏覽器位址列訪問 www.abc.com/a.html ，訪問靜態資源伺服器的靜態資源內容。通過瀏覽器位址列訪問 www.abc.com/a.jsp ，訪問動態資源伺服器的動態資源內容。
具體配置：

upstream static {   
    server 192.167.4.31:80;
}

upstream dynamic {   
    server 192.167.4.32:8080;
}

server {
    listen       80;   #監聽埠
    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;;  #自動開啟檔案列表
    }  
}
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6. 高可用

  一般情況下，通過 nginx 主伺服器訪問後臺目標服務叢集，當主伺服器掛掉後，自動切換至備份伺服器，此時由備份伺服器充當主伺服器的角色，訪問後端目標伺服器。

6.1 實戰一

實現效果：
  準備兩臺 nginx 伺服器，通過瀏覽器位址列訪問虛擬 ip 地址，把主伺服器的 nginx 停止，再次訪問虛擬 ip 地址仍舊有效。
具體配置：
（1）在兩臺 nginx 伺服器上安 keepalived。
  keepalived 相當於一個路由，它通過一個指令碼來檢測當前伺服器是否還活著，如果還活著則繼續訪問，否則就切換到另一臺備份伺服器。

# 安裝 keepalived
yum install keepalived -y

# 檢查版本
rpm -q -a keepalived
keepalived-1.3.5-16.el7.x86_64
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（2）修改主備伺服器 /etc/keepalived/keepalivec.conf 配置檔案（可直接替換），完成高可用主從配置。
  keepalived 將 nginx 伺服器繫結到一個虛擬 ip ， nginx 高可用叢集對外統一暴露這個虛擬 ip，客戶端都是通過訪問這個虛擬 ip 來訪問 nginx 伺服器 。

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 檔案中配置，通過它能訪問到我們的主機
}

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

    interval 2      # 檢測指令碼執行的時間間隔

    weight 2        # 權重每次加2
}

vrrp_instance VI_1 {
    interface ens7f0 # 網路卡，需根據情況修改
    state MASTER    # 備份伺服器上將 MASTER 改為 BACKUP
    virtual_router_id 51 # 主備機的 virtual_router_id 必須相同
    priority 100   # 主備機取不同的優先順序，主機值較大，備份機值較小
    advert_int 1  # 每隔多長時間（預設1s）傳送一次心跳，檢測伺服器是否還活著
    authentication {
      auth_type PASS
      auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100 # VRRP H 虛擬地址，可以繫結多個
    }
}
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欄位說明

• router_id： 在 /etc/hosts 檔案中配置，通過它能訪問到我們的主機。

    127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
    ::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
    127.0.0.1   LVS_DEVEL   
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• interval： 設定指令碼執行的間隔時間

• weight： 當指令碼執行失敗即 keepalived 或 nginx 掛掉時，權重增加的值（可為負數）。

• interface： 輸入 ifconfig 命令檢視當前的網路卡名是什麼。

    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>
            ... ...
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（3）在 /usr/local/src 目錄下新增檢測指令碼 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）啟動兩臺伺服器的 nginx 和 keepalived。

# 啟動 nginx
./nginx

# 啟動 keepalived
systemctl start keepalived.service
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（5）檢視虛擬 ip 地址 ip a 。把主伺服器 192.168.4.32 nginx 和 keepalived停止，再訪問虛擬 ip 檢視高可用效果。

6. 原理解析

  Nginx 啟動之後，在 Linux 系統中有兩個程式，一個為 master，一個為 worker。master 作為管理員不參與任何工作，只負責給多個 worker 分配不同的任務（worker 一般有多個）。

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
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worker 是如何工作的？
  客戶端傳送一個請求首先要經過 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，得到任務的 worker 會將請求經由 tomcat 等做請求轉發、反向代理、訪問資料庫等（nginx 本身是不直接支援 java 的）。

一個 master 和多個 worker 的好處？

• 可以使用 nginx -s reload 進行熱部署。
• 每個 worker 是獨立的程式，如果其中一個 worker 出現問題，其它 worker 是獨立執行的，會繼續爭搶任務，實現客戶端的請求過程，而不會造成服務中斷。

設定多少個 worker 合適？
  Nginx 和 redis 類似，都採用了 io 多路複用機制，每個 worker 都是一個獨立的程式，每個程式裡只有一個主執行緒，通過非同步非阻塞的方式來處理請求，每個 worker 的執行緒可以把一個 cpu 的效能發揮到極致，因此，worker 數和伺服器的 cpu 數相等是最為適宜的。

思考：
（1）傳送一個請求，會佔用 worker 幾個連線數？
（2）有一個 master 和 4個 worker，每個 worker 支援的最大連線數為 1024，該系統支援的最大併發數是多少？

  恭喜！目前為止你已經掌握了 Nginx 6種功能的配置方式，並和我一起進一步探討了 Nginx 的原理。最後兩個面試中可能會問到的思考題，歡迎大家評論區積極討論。如果本文對你有所幫助，點贊互相鼓勵一下吧~