一文明白 Nginx 中的反向代理,负载均衡,动静分离

风雪留客 2020-07-24

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一. 概述:

Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器特点是占有内存少，并发能
力强，事实上 nginx 的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用 nginx,网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等.

二. nginx的应用

1. 反向代理:

有反向代理,相对来说,就有正向代理,如果把局域网外的Internet 想象成一个巨大的资源库则局域网中的客户端要访问 Internet ，则需要通过代理服务器来访问，这种代理服务就称为正向代理.如下图,我们在大陆是无法直接访问谷歌的,这个时候,我们就需要一个代理服务器,来帮助我们来连接谷歌,这就被成为正向代理,

那什么是反向代理呢?

反向代理，其实客户端对代理是无感知的，因为客户端不需要任何配置就可以访问，我们只需要将请求发送到反向代理服务器，由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后，在返回给客户端，此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器，暴露的是代理服务器地址，隐藏了真实服务器 IP 地址。

2. 负载均衡:

通俗来讲就是将负载通过规则分发到不同的服务器上.

3. 动静分离:

为了加快网站的解析速度，可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析，加快解析速度。降低原来单个服务器的压力。

三. nginx安装

此处以Centos 7 举例说明:

1. 安装所需要的依赖

#安装gcc
yum -y install gcc


#nginx的http模块使用pcre来解析正则表达式，所以需要安装pcre库。
yum install -y pcre pcre-devel


#zlib安装,nginx使用zlib对http包的内容进行gzip.
yum install -y zlib zlib-devel


# 安装OpenSSL
yum install -y openssl openssl-devel


#安装wget
yum install wget

2. 安装nginx:

访问http://nginx.org/en/download.html ,找到对应的版本安装.

此处以1.12.2版本举例,下载命令:

wget -c http://nginx.org/download/nginx-1.12.2.tar.gz

解压缩:

tar -xzf nginx-1.12.2.tar.gz -C /usr/local/

进入/usr/local/nginx-1.12.2目录,执行以下命令:

./configure


#编译并安装
make && make install

3. 启动nginx:

进入nginx中的sbin目录下,执行nginx脚本启动.

防火墙开启80端口:

#查看开放的端口号
firewall-cmd --list-all
#设置开放的端口号
firewall-cmd --add-service=http –permanent
sudo firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
#重启防火墙
firewall-cmd –reload

4. 测试访问:

5. nginx 常用的命令:

以下命令需要在nginx/sbin 目录下执行
#启动命令
 ./nginx
#关闭命令
./nginx -s stop
#重新加载:
./nginx -s reload
#查看版本号:
./nginx -v

6. nginx配置文件说明:

nginx 的配置文件其默认位置都放在这个目录的 conf 目录下，而主配置文件nginx.conf 也在其中，后续对 nginx 的使用基本上都是对此配置文件进行相应的修改.

查看配置文件:

根据上述文件，我们可以很明显的将 nginx.conf 配置文件分为三部分：

// 第一部分,全局块
worker_processes  1;




// 第二部分：events块
events {
    worker_connections  1024;
}




// 第三部分：http块
/*
http 块也可以包括 http 全局块、server 块。
*/
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;




        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

各部分的作用.

⑴. 全局块:

从配置文件开始到 events 块之间的内容，主要会设置一些影响 nginx 服务器整体运行的配置指令，主要包括配置运行 Nginx 服务器的用户（组）、允许生成的 worker process 数，进程 PID 存放路径、日志存放路径和类型以及配置文件的引入等。

比如第一行:

#这是Nginx服务器并发处理服务的关键配置
#worker_processes值越大，可以支持的并发处理量也越多，但是会受到硬件、软件等设备的制约
worker_processes  1;

⑵. events 块:

events 块涉及的指令主要影响 Nginx 服务器与用户的网络连接，常用的设置包括是否开启对多 work process下的网络连接进行序列化，是否允许同时接收多个网络连接，选取哪种事件驱动模型来处理连接请求，每个 word process 可以同时支持的最大连接数等。

比如下面这一段:

#这部分的配置对  Nginx 的性能影响较大，在实际中应该灵活配置。
#work process 支持的最大连接数为 1024.
events {
    worker_connections  1024;
}

⑶. http 块:

这算是 Nginx 服务器配置中最频繁的部分，代理、缓存和日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置都在这里。

http 块也可以包括 http 全局块、server 块。

①. http 全局块

http 全局块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、单链接请求数上限等。

②. server 块

这块和虚拟主机有密切关系，虚拟主机从用户角度看，和一台独立的硬件主机是完全一样的，该技术的产生是为了节省互联网服务器硬件成本。
每个 http 块可以包括多个 server 块，而每个 server 块就相当于一个虚拟主机。而每个 server 块也分为全局 server 块，以及可以同时包含多个 locaton 块。

全局 server 块

最常见的配置是本虚拟机主机的监听配置和本虚拟主机的名称或 IP 配置。

location 块

一个 server 块可以配置多个 location 块。
这块的主要作用是基于 Nginx 服务器接收到的请求字符串（例如 server_name/uri-string），对虚拟主机名称
（也可以是 IP 别名）之外的字符串（例如前面的 /uri-string）进行匹配，对特定的请求进行处理。地址定向、数据缓存和应答控制等功能，还有许多第三方模块的配置也在这里进行。

本段内容摘至 https://www.cnblogs.com/knowledgesea/p/5175711.html




...              #全局块




events {         #events块
   ...
}




http      #http块
{
    ...   #http全局块
    server        #server块
    { 
        ...       #server全局块
        location [PATTERN]   #location块
        {
            ...
        }
        location [PATTERN] 
        {
            ...
        }
    }
    server
    {
      ...
    }
    ...     #http全局块
}

以及配置文件详解:

本段内容摘至 https://www.cnblogs.com/knowledgesea/p/5175711.html
########### 每个指令必须有分号结束。#################
#user administrator administrators;  #配置用户或者组，默认为nobody nobody。
#worker_processes 2;  #允许生成的进程数，默认为1
#pid /nginx/pid/nginx.pid;   #指定nginx进程运行文件存放地址
error_log log/error.log debug;  #制定日志路径，级别。这个设置可以放入全局块，http块，server块，级别以此为：debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
events {
    accept_mutex on;   #设置网路连接序列化，防止惊群现象发生，默认为on
    multi_accept on;  #设置一个进程是否同时接受多个网络连接，默认为off
    #use epoll;      #事件驱动模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport
    worker_connections  1024;    #最大连接数，默认为512
}
http {
    include       mime.types;   #文件扩展名与文件类型映射表
    default_type  application/octet-stream; #默认文件类型，默认为text/plain
    #access_log off; #取消服务日志
    log_format myFormat '$remote_addr–$remote_user [$time_local] $request $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $http_x_forwarded_for'; #自定义格式
    access_log log/access.log myFormat;  #combined为日志格式的默认值
    sendfile on;   #允许sendfile方式传输文件，默认为off，可以在http块，server块，location块。
    sendfile_max_chunk 100k;  #每个进程每次调用传输数量不能大于设定的值，默认为0，即不设上限。
    keepalive_timeout 65;  #连接超时时间，默认为75s，可以在http，server，location块。




    upstream mysvr {   
      server 127.0.0.1:7878;
      server 192.168.10.121:3333 backup;  #热备
    }
    error_page 404 https://www.baidu.com; #错误页
    server {
        keepalive_requests 120; #单连接请求上限次数。
        listen       4545;   #监听端口
        server_name  127.0.0.1;   #监听地址
        location  ~*^.+$ {       #请求的url过滤，正则匹配，~为区分大小写，~*为不区分大小写。
           #root path;  #根目录
           #index vv.txt;  #设置默认页
           proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表
           deny 127.0.0.1;  #拒绝的ip
           allow 172.18.5.54; #允许的ip
        } 
    }
}

几个常见配置项：

$remote_addr 与 $http_x_forwarded_for 用以记录客户端的ip地址；
$remote_user ：用来记录客户端用户名称；
$time_local ： 用来记录访问时间与时区；
$request ： 用来记录请求的url与http协议；
$status ： 用来记录请求状态；成功是200；
$body_bytes_s ent ：记录发送给客户端文件主体内容大小；
$http_referer ：用来记录从那个页面链接访问过来的；
$http_user_agent ：记录客户端浏览器的相关信息；

四. nginx反向代理:

1. 启动一个tomcat.

2.修改配置文件:

在server 中增加一个字段, proxy_pass http://10.0.0.95:8080;

server {
       listen       80;
       server_name  127.0.0.1;




       location / {
           root   html;
           proxy_pass http://10.0.0.95:8080;
           index  index.html index.htm;
       }




       error_page   500 502 503 504  /50x.html;
       location = /50x.html {
           root   html;
       }


   }

此时,客户端访问nginx的时候,nginx会转发到tomcat,得到数据之后再响应给客户端.客户端是不知道自己其实是访问了tomcat.

3. 反向代理多个服务器:

修改nginx.conf配置文件,增加两个location:}

server {
        #监听80端口
        listen       80;
        #server名称,可以将ip作为名字,方便区分
        server_name  10.0.0.171;
           #  ~ /test01  正则,大小写匹配  访问test01的时候走的代理
           location ~ /test01{
            #请求http://127.0.0.1/edu会被转发到下面的地址
            proxy_pass http:10.0.0.171:8080;
        }
            #  ~ /test02  正则,大小写匹配,  访问test02的时候走的代理
           location ~ /test02{
            #转发地址
            proxy_pass http:10.0.0.95:8080;
        }




        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

4. 访问测试:

访问 http:10.0.0.95/test01/index.html

5. location 指令说明:

location [ = | ~ | ~* | ^~  ] uri {
= ：用于不含正则表达式的 uri 前，要求请求字符串与 uri 严格匹配，如果匹配成功，就停止继续向下搜索并立即处理该请求。 
~：用于表示 uri 包含正则表达式，并且区分大小写。
~*：用于表示 uri 包含正则表达式，并且不区分大小写。
^~：用于不含正则表达式的  uri 前，要求 Nginx 服务器找到标识 uri 和请求字 符串匹配度最高的 location 后，立即使用此 location 处理请求，而不再使用 location 块中的正则 uri 和请求字符串做匹配。
}

五. 负载均衡

1. 准备两个tomcat.

2. 修改nginx.conf配置文件:

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #添加一个upstream ,并为其命名,将你的服务器按照 server 地址 的格式书写,
    upstream myserver{
        server 10.0.0.95:8080;
        server 10.0.0.171:8080;
    }


    server {
        listen       80;
        server_name  10.0.0.171;


           location / {
            root   html;
            #将地址修改为upstream 的名称;
            proxy_pass http://myserver;
            index  index.html index.htm;
        }


      }
      
  }

3. 访问测试:

每次访问都会在不同的服务器中切换:

4. 设置权重:

就真实生产环境而言,服务器可能有的配置高一点,有配置差一点的,这个时候,我们就可以把配置高性能强的权重设置高一点,性能低的权重设置低一些,这样,负载均衡的时候,权重高的会分配的请求多一些.

upstream myserver{
    #数字越大,权重越高.
    server 10.0.0.95:8080 weight=5;
    server 10.0.0.171:8080 weight=1;
}

5. nginx负载均衡的策略:

1、轮询（默认）:

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器 down 掉，能自动剔除。

#默认的负载均衡策略
upstream [服务器组名称]{
　　server [IP地址]:[端口号];
　　server [IP地址]:[端口号];
　　....
}

2、weight

weight 代表权,重默认为 1,权重越高被分配的客户端越多
指定轮询几率，weight 和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。例如：

upstream [服务器组名称]{
   #假如我们有一台服务器性能比较强,我们可以把权重调高,反之亦然,此策略可以和least_conn策略、iphash策略结合使用；
　　server [IP地址]:[端口号] weight=2;
　　server [IP地址]:[端口号];
　　....
}

3、ip_hash

每个请求按访问 ip 的 hash 结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，此策略适合有状态服务的程序，比如session。例如：

upstream [服务器组名称]{
 #添加ip_hash之后,每台机器访问过后会一直访问这台服务器.
　　ip_hash;
　　server [IP地址]:[端口号] weight=2;
　　server [IP地址]:[端口号];
　　....
}

4 、最少连接方式:

最少连接方式，把请求发给连接数最少的后端服务器。

upstream [服务器组名称]{
#将负载均衡策略设置为least_conn的时候,nginx会优先分配连接最少的服务器,但同时会考虑权重.
　　least_conn;
　　server [IP地址]:[端口号] weight=2;
　　server [IP地址]:[端口号];
　　....
}

5 、fair-响应时间方式:

响应时间方式，按照服务器端的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

#该方式需要安装第三方插件
upstream [服务器组名称]{
　　server [IP地址]:[端口号] weight=2;
　　server [IP地址]:[端口号];
　　....
　　fair;
}

6、依据URL分配方式:

url分配方式，按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，要配合缓存命中来使用。同一个资源多次请求可能会到达不同的服务器上，导致不必要的多次下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费。而使用url_hash，可以使得同一个url（也就是同一个资源请求）会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再次收到请求，就可以在缓存中读取。

#需要安装第三方插件
upstream [服务器组名称]{
　　hash $request_uri;
　　server [IP地址]:[端口号] weight=2;
　　server [IP地址]:[端口号];
　　....
}

六. 动静分离

为了加快网站的解析速度，我们可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析，加快解析速
度。降低原来单个服务器的压力。

1. 修改配置文件:

#当访问后缀为html|htm|gif|jpg|jpeg|png|js|css的时候,nginx会在 /usr/local/static目录中找对对应的文件
 location ~ .*\.(html|htm|gif|jpg|jpeg|png|js|css)$ {
           root   /usr/local/static;
          #给资源设置过期时间,适合不经常变动的资源,
           expires 3d;
       }
         #其他请求走tomcat,
         location / {
           proxy_pass http://10.0.0.95:8080;
       }

2. 测试:

静态请求:

动态请求:

数据库

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