從原理到實戰，徹底搞懂Nginx

臧小晶發表於2020-01-09
Nginx

  本文首先介紹 Nginx 的反向代理、負載均衡、動靜分離和高可用的原理，隨後詳解 Nginx 的配置檔案，最後通過實際案例實現 Nginx 反向代理和負載均衡的具體配置。學會 Nginx ，一篇足夠了。

1. 簡介

  Nginx 是開源的輕量級 Web 伺服器、反向代理伺服器，以及負載均衡器和 HTTP 快取器。其特點是高併發，高效能和低記憶體。
  Nginx 專為效能優化而開發，效能是其最重要的考量，實現上非常注重效率，能經受高負載的考驗，最大能支援 50000 個併發連線數。 Nginx 還支援熱部署，它的使用特別容易，幾乎可以做到 7x24 小時不間斷執行。 Nginx 的網站使用者有：百度、淘寶、京東、騰訊、新浪、網易等。

2. 反向代理

2.1 正向代理

  Nginx 不僅可以做反向代理，實現負載均衡，還能用做正向代理來進行上網等功能。

正向代理原理圖

2.2 反向代理

  客戶端對代理伺服器是無感知的，客戶端不需要做任何配置，使用者只請求反向代理伺服器，反向代理伺服器選擇目標伺服器，獲取資料後再返回給客戶端。反向代理伺服器和目標伺服器對外而言就是一個伺服器，只是暴露的是代理伺服器地址，而隱藏了真實伺服器的IP地址。

反向代理原理圖

3. 負載均衡

  將原先請求集中到單個伺服器上的情況改為增加伺服器的數量，然後將請求分發到各個伺服器上，將負載分發到不同的伺服器，即負載均衡。

負載均衡原理圖

4. 動靜分離

  為了加快網站的解析速度，可以把靜態頁面和動態頁面由不同的伺服器來解析，加快解析速度，降低原來單個伺服器的壓力。

動靜分離原理圖

5. 高可用

  為了提高系統的可用性和容錯能力，可以增加nginx伺服器的數量，當主伺服器發生故障或當機，備份伺服器可以立即充當主伺服器進行不間斷工作。

高可用原理圖

6. Nginx配置檔案

6.1 檔案結構

  Nginx 配置檔案由三部分組成。

...              #全域性塊

events {         #events塊
   ...
}

http      #http塊
{
    ...   #http全域性塊
    server        #server塊
    { 
        ...       #server全域性塊
        location [PATTERN]   #location塊
        {
            ...
        }
        location [PATTERN] 
        {
            ...
        }
    }
    server
    {
      ...
    }
    ...     #http全域性塊
}
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  • 第一部分 全域性塊
      主要設定一些影響 nginx 伺服器整體執行的配置指令。
      比如： worker_processes 1; ， worker_processes 值越大，可以支援的併發處理量就越多。

  • 第二部分 events塊
      events 塊涉及的指令主要影響Nginx伺服器與使用者的網路連線。
      比如： worker_connections 1024; ，支援的最大連線數。

  • 第三部分 http塊
      http 塊又包括 http 全域性塊和 server 塊，是伺服器配置中最頻繁的部分，包括配置代理、快取、日誌定義等絕大多數功能。

    • server塊：配置虛擬主機的相關引數。
    • location塊：配置請求路由，以及各種頁面的處理情況。

6.2 配置檔案

########### 每個指令必須有分號結束。#################
#user administrator administrators;  #配置使用者或者組，預設為nobody nobody。
#worker_processes 2;  #允許生成的程式數，預設為1
#pid /nginx/pid/nginx.pid;   #指定nginx程式執行檔案存放地址
error_log log/error.log debug;  #制定日誌路徑，級別。這個設定可以放入全域性塊，http塊，server塊，級別以此為：debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
events {
    accept_mutex on;   #設定網路連線序列化，防止驚群現象發生，預設為on
    multi_accept on;  #設定一個程式是否同時接受多個網路連線，預設為off
    #use epoll;      #事件驅動模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport
    worker_connections  1024;    #最大連線數，預設為512
}
http {
    include       mime.types;   #副檔名與檔案型別對映表
    default_type  application/octet-stream; #預設檔案型別，預設為text/plain
    #access_log off; #取消服務日誌    
    log_format myFormat '$remote_addr–$remote_user [$time_local] $request $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $http_x_forwarded_for'; #自定義格式
    access_log log/access.log myFormat;  #combined為日誌格式的預設值
    sendfile on;   #允許sendfile方式傳輸檔案，預設為off，可以在http塊，server塊，location塊。
    sendfile_max_chunk 100k;  #每個程式每次呼叫傳輸數量不能大於設定的值，預設為0，即不設上限。
    keepalive_timeout 65;  #連線超時時間，預設為75s，可以在http，server，location塊。

    upstream mysvr {   
      server 127.0.0.1:7878;
      server 192.168.10.121:3333 backup;  #熱備
    }
    error_page 404 https://www.baidu.com; #錯誤頁
    server {
        keepalive_requests 120; #單連線請求上限次數。
        listen       4545;   #監聽埠
        server_name  127.0.0.1;   #監聽地址       
        location  ~*^.+$ {       #請求的url過濾，正則匹配，~為區分大小寫，~*為不區分大小寫。
           #root path;  #根目錄
           #index vv.txt;  #設定預設頁
           proxy_pass  http://mysvr;  #請求轉向mysvr 定義的伺服器列表
           deny 127.0.0.1;  #拒絕的ip
           allow 172.18.5.54; #允許的ip           
        } 
    }
}   
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7.配置例項

7.1 反向代理

7.1.1 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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7.1.2 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。

7.2 負載均衡

7.2.1 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 192.167.4.32:5000;
        server 192.168.4.32:8080;
      }
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  恭喜！目前為止你已經掌握了 Nginx 的基本原理，並且能夠配置反向代理和負載均衡。接下來還會更新一篇Nginx進階：從原理到實戰，徹底搞懂Nginx（高階篇），含Nginx 配置動靜分離和高可用配置例項，並對 Nginx 原理進行深入解析。碼字不易，點個贊鼓勵一下吧~

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