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【原】玩转Nginx

 贪挽懒月 2022-06-20 发布于广东

本文内容包括：

  • nginx配置实例之反向代理；

  • nginx配置实例之动静分离；

  • nginx配置实例之负载均衡；

  • nginx配置实例之高可用；

  • nginx原理分析



nginx基本概念




1、nginx是什么：
nginx是一个高性能的服务器，占用内存少，并发能力强。

2、反向代理：

  • 正向代理：众所周知，我们不能直接访问谷歌，因为有墙，要访问我们就需要梯子，这个梯子就是正向代理。在我们浏览器端需要配置正向代理服务器，然后让代理服务器帮我们去访问谷歌，谷歌把内容返回给代理服务器，代理服务器再把内容返回到我们浏览器。

  • 反向代理：通常我们自己撸代码都是发布到tomcat上，然后直接在浏览器访问tomcat，这个过程是没有代理的。反向代理就是不直接访问tomcat，而是在浏览器上访问一个代理服务器，代理服务器再决定将请求转发给哪一个tomcat。对外而言，客户端根本不知道自己访问的是代理服务器。

其实正向代理和反向代理就是代理的对象不同，正向是代理客户端，反向是代理服务端。

3、负载均衡：
说负载均衡前先说说我们自己撸的代码发布到tomcat然后通过浏览器访问是怎么样的一个过程。我们通过客户端请求服务端，服务端跟数据库交互，将数据返回服务端，服务端最后响应客户端。这种方式适合系统业务复杂度较低，请求量不大的情况。如果并发请求特别多，服务器是顶不住的，就会由于服务器性能瓶颈出现问题。解决办法就是一只汤姆猫拉不动了就多叫几只猫。

负载均衡示意图

4、动静分离：
静态资源是固定的不变的，比如js、css、jpg等，动态资源就是要与数据库交互的，比如servlet、jsp之类的。未做动静分离的时候，不管是动态资源还是静态资源，我们都放到同一只汤姆猫上，这样它负担也挺大的；做了动静分离，就是把动态资源放到汤姆猫上，静态资源放到另外一台服务器上，然后客户端请求通过nginx，由nginx来决定是访问动态服务器还是静态服务器，这样就降低了单台服务器的压力。



Nginx的安装、常用命令和配置文件




1、安装nginx：

  • 首先进入官网下载nginx。https:///

  • 安装需要的编译工具，包括pcre-devel、openssl-devel、gcc和zlib-devel。用 yum install make安装即可。

  • 将nginx上传到Linux中，解压，然后进入到解压缩目录，执行./configure，出现下图才表示configure成功了。

    configure成功

  • 完事儿后再执行 make&&make install，如下图所示则安装成功了。安装完后在/usr/local目录中，会有一个nginx目录，启动脚本在nginx/sbin中。

    安装成功

  • 进入到/usr/local/nginx/sbin目录中，执行./nginx，就启动了nginx，浏览器访问你Linux机器的ip，出现下图就表示启动成功。如果访问不了，注意防火墙是否开放了80端口。

    nginx启动成功

2、nginx常用命令：
以下列举的命令都是在/usr/local/nginx/sbin下执行的。

  • ./nginx：启动nginx

  • ./nginx -s stop：快速关闭nginx，可能不保存相关信息

  • ./nginx -s quit：平稳关闭nginx，保存相关信息

  • ./nginx -s reload：重新加载配置文件

  • ./nginx -s reopen：重新打开日志文件

  • ./nginx -c filename：为nginx指定一个配置文件

  • ./nginx -t：检查配置文件的配置是否有语法错误

  • ./nginx -v：查看nginx的版本

  • ./nginx -V：查看版本以及配置参数等

3、nginx的配置文件：
配置文件的位置：/usr/local/nginx/conf下的nginx.conf。配置文件分为三部分，全局块、events块和http块。

配置文件

  • 从配置文件开始到events之间的叫全局块，配置全局的一些指令。worker_processes 1表示nginx处理的并发数量，值越大，能处理的并发量就越多。

  • events块主要是影响nginx服务器与用户的网络连接。worker_connections 1024表示支持的最大连接数。

  • http块是配置最频繁的部分，又包括http全局块和server块。http全局块可配置的指令包括文件引入、mime-type定义、日志自定义、连接超时时间和单链接请求数上限等；server块是最主要的配置部分，配置一些和主机相关的东西。



Nginx实现反向代理




1、最终效果：
在浏览器上输入www.xixihaha.com，跳转到tomcat的主页面(所以要先安装一个tomcat并启动；或者也可以搞个springboot项目丢上去启动)。因为用到了域名，所以要在windows的host文件中配置域名与虚拟机ip的映射(域名的工作原理就是先看host文件中有没有映射，没有就通过DNS服务器去解析域名)。

2、进行配置：
首先将server_name改成虚拟机的IP，然后在location那里设置代理的域名和端口，这样就搞定了。

配置反向代理

3、代理多个端口：
上面是将www.xixihaha.com的请求转发到8080端口了，现在像将www.xixihaha.com/xi的请求转发到8081端口，www.xixihaha.com/ha的请求转发到8082端口。

  • 首先在8081端口tomcat的webapp目录下新建一阁文件夹名字为"xi"，文件夹里面放一个xi.html；然后在8082端口omcat的webapp目录下新建一个ha文件夹，在文件夹里面放一个ha.html。分别启动这两个tomcat。

  • 然后在server块里面进行如下的配置:

server {
        listen       80;
        server_name  www.xixihaha.com;
        location ~ /xi/ {
            proxy_pass http://127.0.0.1:8081;
        }
        location ~ /ha/ {
            proxy_pass http://127.0.0.1:8082;
        }
    }

注意一个配置文件里可以写多个server，这个server和刚才配置的转发到tomcat欢迎页的可以同时存在。这个server配置location的时候用的类似于正则表达式，~ /xi/就表示路径中有xi的就转发到8081端口。

~   包含该字符串就匹配，区分大小写
~*  包含该字符串就匹配，不区分大小写
=   完全相同才匹配
^~  匹配不包含正则的且匹配度最高的location

  • 最终效果图：

    反向代理


Nginx实现负载均衡




1、准备工作：
上面说了负载均衡就是将多个请求分配给不同的服务器，减轻单一服务器的压力。现在我们先在8081和8082的tomcat的webapp目录下新建一个文件夹test，里面都放一个index.html（实际上这两个index.html是完全一样的，就是代表我们需要做负载均衡的项目，这里为了等下可以更好的看到效果，这两个html可以做一些标记，比如8081的就标记一下8081）。

2、在nginx.conf中配置：

  • 在http块中添加如下配置：

upstream myserver {
    server  192.168.0.103:8081;
    server  192.168.0.103:8082;
}

  • 然后将server块中的server_name改成虚拟机的IP或者host中配置的域名(做反向代理的时候已经改了)。

  • 在server块的location中添加如下配置：

proxy_pass  http://myserver;

总体配置如下图：

负载均衡配置

配置好以后，在浏览器访问就会发现，第一次访问的是8081，第二次访问的是8082，以此轮询。如果你用谷歌浏览器访问，发现并没有轮询，那是因为谷歌浏览器把index.html缓存下来了。f12之后再f1，然后将下图中的勾上，然后开着调试窗口去访问，就可以看到轮询的效果了。

调试时不缓存

3、nginx负载均衡的算法：

  • 轮询：nginx默认就是轮询算法，就是不争不抢，一人一次。上面演示的就是轮询。

  • 权重：每台服务器设置权重，权重越高的就会接收到越多的请求。配置如下：

upstream myserver {
    server  192.168.0.103:8081 weight=2;
    server  192.168.0.103:8082 down;
    server  192.168.0.103:8083 backup;
    server  192.168.0.103:8084 max_fails=3 fail_timeout=20s fail_time=10s;
}
# weight表示权重，默认是1，值越大，负责处理的请求就越多；
# down表示该台服务器宕机了，不参与轮询；
# backup表示该台服务器是替补，当其他所有的都down或者忙的时候，它才会上场；
# max_fails=3 fail_timeout=20s fail_time=10s表示20秒内有超过3个请求失败了，就将该台服务器停机10秒。

  • ip_hash算法：对用户的ip进行hash取值，然后分配到固定的一台服务器上(一样可以加权)。这样每个ip都会固定一台服务器。配置方法如下：

upstream myserver {
    ip_hash;
    server  192.168.0.103:8081;
    server  192.168.0.103:8082;
}

  • least_conn：将请求转发给连接数最少的服务器(一样可以加权)。配置方法如下：

upstream myserver {
    least_conn;
    server  192.168.0.103:8081;
    server  192.168.0.103:8082;
}

  • url_hash：这是第三方策略，对url进行hash取值，每个url确定一台服务器。配置方法：

upstream myserver {
    hash $request_uri; 
    server  192.168.0.103:8081;
    server  192.168.0.103:8082;
}

  • fair：这是第三方策略，服务器响应时间最短的优先分配。配置方法：

upstream myserver {
    server  192.168.0.103:8081;
    server  192.168.0.103:8082;
    fair;
}


Nginx实现动静分离




上面说了动静分离就是将动态和静态请求分离开来，静态请求就请求静态服务器，动态请求就去请求tomcat。

1、实现方式：

  • 将静态资源放到静态服务器单独部署，动态资源放到动态服务器单独部署(常用方式)。通过location指定不同后缀名实现不同的转发。通过expires参数可以设置浏览器缓存过期时间。比如设置的值是3d，那么3天内的请求，会比对请求的文件有没有更新，如果没有，那就直接从浏览器缓存返回，状态码为304；如果有变化再从服务器重新下载，状态码为200。

  • 将动静态文件一起混合发布，再通过nginx来分开。

2、准备工作：
在linux上准备一些静态资源，比如在/opt下新建一个目录叫static，然后在static里面建两个目录，一个html，一个image，分别放入html文件(index.html)和image(timg.jpg)文件。

3、配置：
在server块中进行如下配置：

listen       80;
server_name  www.xixihaha.com;    
location /html/ {
    root  /opt/static/;
    index index.html index.htm;
}
 location /image/ {
    root /opt/static/;
    # 自动列出目录下的文件
    autoindex  on;
}

配置文件截图如下：

动静分离配置

要注意把location /html/和location /image/放到location /的前面。
最后的访问效果如下图：

动静分离效果图


Nginx高可用




现在是所有请求先到nginx，然后通过nginx分发到不同的tomcat中。万一这台nginx宕机了，那就凉凉了，所以nginx需要配置高可用。

nginx高可用原理图

如上图，有两个nginx，一个是主nginx，一个是备份nginx。它们俩对外提供一个虚拟IP，客户端访问的是虚拟IP。keepalived是一个软件，它会监视nginx，如果正常，那么访问主nginx，主宕机了，那么就切换到备份nginx。
1、准备工作：

  • 在两台虚拟机上安装nginx；

  • 在两台虚拟机上都安装keepalived，直接执行yum -y install keepalived即可安装，安装完成后在etc/keepalived目录下有其配置文件keepalived.conf。

2、配置高可用：

  • 修改keepalived.conf，将里面的内容全部删掉，替换成下面的内容：

#全局定义
global_defs {
     notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL 
}

#检测nginx是否宕机的脚本配置
vrrp_script chk_http_port {
   script "/usr/local/src/nginx_check.sh" #脚本的路径
   interval 2  #检测脚本执行时间间隔
   weight  2
}

#虚拟ip相关配置
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER #备份服务器上将此值改成BACKUP
    interface ens33 #centos7 执行 ip addr查看网卡
    virtual_router_id 51 #主备机此值需相同
    priority 100 #主备机取不同的优先级，主机大一些
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.0.105 #自定义一个虚拟IP
    }
}

  • 编写检测脚本nginx_check.sh，放到上面配置的路径中去。脚本内容如下：

#!/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

  • 启动两台服务器的nginx和keepalived。启动keepalived的命令为systemctl start keepalived.service。

3、测试：

  • 先用配置的虚拟ip进行访问。比如我两台虚拟机的ip分别是103和104，我配置的虚拟IP是105，那么直接在浏览器访问105，可以成功访问到nginx则配置成功。

  • 在主服务器上执行ip addr命令，出现如下画面，表示虚拟ip绑定成功：

    虚拟ip绑定成功

  • 把主服务器上的nginx和keepalived干掉，如果虚拟ip还可以正常访问，那么说明配置成功。



Nginx原理分析




  • nginx启动后，有两个进程，一个master，管理员；一个worker，真正执行任务的进程。其实一个master可以管理多个worker，当有请求进来了，master就告诉所有的worker，worker接到通知就开始争抢。抢到了任务的worker再去执行具体的操作。

  • 一个master多个worker的好处是，比如我们可以在不重启nginx的情况下执行nginx -s reload命令重新加载配置文件，这就是这样设计的优点之一，即利于进行热部署操作；每个worker是独立的进程，即使有worker挂掉了，也还有其他worker能正常工作；

  • 因为每个worker都可以将一个cpu的性能发挥到极致，所以worker的数量设置成cpu的核数相等最为合适。设置方法就是在nginx.conf中修改如下配置的数值即可：

worker_processes  1;

  • 发送一个请求，如果是请求静态，会占用两个连接，一个请求到worker，另一个将静态资源返回给客户端；如果请求动态资源，那么就是4个，因为worker和tomcat之间还有两个。

  • nginx.conf中的如下配置是表示一个worker支持的最大连接数。

worker_connections  1024;

  • worker的数量乘以每个worker支持的最大连接数，再去除以2和4，得到的就是nginx支持的最大并发数的区间。




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