Nginx

Nginx 概述

Nginx 是高性能的 HTTP 和反向代理的服务器，处理高并发能力是十分强大的，能经受高负载的考验，有报告表明能支持高达 50,000 个并发连接数。

正向代理

在客户端配置代理服务器，通过代理服务器进行互联网访问

反向代理

客户端不需要任何配置就可以访问，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，再返回给客户端，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。

负载均衡

增加服务器的数量，然后将请求分发到各个服务器上，将原先请求集中到单个服务器上的情况改为将请求分发到多个服务器上，将负载分发到不同的服务器

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。

Nginx常用命令和配置文件

常用命令

命令 说明
cd /usr/local/nginx/sbin 在Linux环境下进入nginx目录
./nginx -v 查看nginx版本号
./nginx 启动nginx
./nginx -s stop 关闭nginx
./nginx -s reload 重新加载nginx

配置文件

nginx配置文件位置

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/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

nginx配置文件组成

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。

如 worker_processes 1; 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

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

http块

http块是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

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

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 location 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。
  • 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。

location 指令说明

  • 该指令用于匹配 URL。

  • 语法

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    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。

  • 注意：如果 uri 包含正则表达式，则必须要有 ~或者~* 标识

Nginx配置实例

配置反向代理

需求1：在浏览器地址栏输入地址www.123.com，跳转Linux系统tomcat主页面

准备工作

  1. 在Linux系统中安装tomcat，使用默认端口8080

    • tomcat安装文件存入Linux系统，然后解压
    • 进入tomcat的bin目录，输入命令./startup.sh启动tomcat服务器

  2. 对外开放访问的端口

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    # 查看已经开放的端口号
    firewall-cmd --list-all
    # 开放端口
    firewall-cmd -add-port=8080/tcp --permanent
    # 重启防火墙
    firewall-cmd -reload

  3. 在其他系统中通过浏览器访问tomcat服务器

访问过程分析

具体配置

第一步 在Windows系统的host文件进行域名和ip对应关系的配置

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192.168.17.129 www.123.com

第二步 在Nginx进行请求转发的配置（反向代理的配置）

需求2：使用Nginx反向代理，根据访问的路径跳转到不同端口的服务中

准备工作

  • 准备两个tomcat服务器，一个8080端口，一个8081端口
  • 创建文件夹和测试页面

具体配置

  • 在Nginx配置文件中，完成反向代理配置

配置负载均衡

需求：浏览器地址栏输入地址http://192.168.17.129/edu/a.html，将请求均衡到8080和8081端口中

准备工作

  • 准备两台tomcat服务器，8080和8081
  • 在两台tomcat的webapps目录里创建edu文件夹，在edu文件夹中创建页面a.html用于测试

Nginx配置文件进行负载均衡配置

Nginx分配服务器策略

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。

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。

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，可以解决 session共享的问题。

fair（第三方）

按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

配置动静分离

简单来说就是把动态跟静态请求分开，不能理解成只是单纯的把动态页面和静态页面物理分离。严格意义上说应该是动态请求跟静态请求分开，可以理解成使用 Nginx 处理静态页面，Tomcat 处理动态页面。

动静分离从目前实现角度来讲大致分为两种，

一种是纯粹把静态文件独立成单独的域名，放在独立的服务器上； 另外一种方法就是动态跟静态文件混合在一起发布，通过 nginx 来分开。

准备工作

在Linux环境中准备静态资源，用于访问

具体配置

找到 nginx 安装目录，打开/conf/nginx.conf 配置文件， 添加监听端口、访问名字， 重点是添加 location，最后检查 Nginx 配置是否正确即可，然后测试动静分离是否成功

Nginx搭建高可用的集群

  • Nginx服务器
  • keepalived
  • 虚拟ip

准备工作

  • 需要两台服务器 192.168.17.129 和 192.168.17.131
  • 在两台服务器安装 nginx
  • 在两台服务器安装 keepalived
    • yum install keepalived –y
    • 安装之后，在 etc 里面生成目录 keepalived，有文件 keepalived.conf

主从配置

修改/etc/keepalived/keepalivec.conf 配置文件 

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global_defs {
 notification_email {
 acassen@firewall.loc
 failover@firewall.loc
 sysadmin@firewall.loc
 }
 notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
 smtp_server 192.168.17.129
 smtp_connect_timeout 30
 router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script chk_http_port {
 script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
 interval 2 #（检测脚本执行的间隔）
 weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
 state BACKUP # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP
 interface ens33 //网卡
 virtual_router_id 51 # 主、备机的 virtual_router_id 必须相同
 priority 90 # 主、备机取不同的优先级，主机值较大，备份机值较小
 advert_int 1
authentication {
 auth_type PASS
 auth_pass 1111
 }
 virtual_ipaddress {
 192.168.17.50 // VRRP H 虚拟地址
 }
}

在/usr/local/src 添加检测脚本 

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#!/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

把两台服务器上 nginx 和 keepalived 启动

  • 启动 nginx：./nginx
  • 启动 keepalived：systemctl start keepalived.service

最终测试

  • 在浏览器地址栏输入 虚拟 ip 地址 192.168.17.50

  • 把主服务器（192.168.17.129）nginx 和 keepalived 停止，再输入 192.168.17.50

Nginx原理

worker如何工作

master-workers 的机制的优点

  • 可以使用 nginx –s reload 热部署，利用 nginx 进行热部署操作
  • 每个 woker 是独立的进程，如果有其中的一个 woker 出现问题，其他 woker 独立的， 继续进行争抢，实现请求过程，不会造成服务中断

需要设置 worker 数量

  • Nginx 同 Redis 类似都采用了 io 多路复用机制，每个 worker 都是一个独立的进程，但每个进程里只有一个主线程，通过异步非阻塞的方式来处理请求， 即使是千上万个请求也不在话下。

  • 每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致。worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的。设少了会浪费 cpu，设多了会造成 cpu 频繁切换上下文带来的损耗。

连接数 worker_connection

  • 连接数表示每个 worker 进程所能建立连接的最大值
  • 所以，一个 nginx 能建立的最大连接数，应该是 worker_connections * worker_processes。
  • 当然，这里说的是最大连接数
    • 对于 HTTP 请求本地资源来说 ， 能够支持的最大并发数量是 worker_connections * worker_processes
    • 如果是支持 http1.1 的浏览器每次访问要占两个连接，所以普通的静态访问最大并发数是： worker_connections * worker_processes /2
    • 而如果是 HTTP 作为反向代理来说，最大并发数量应该是 worker_connections * worker_processes/4。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服 务的连接，会占用两个连接

占用了 woker 的几个连接数？

2 或者 4 个

nginx 有一个 master，有四个 woker，每个 woker 支持最大的连接数 1024，支持的 最大并发数是多少？

  • 普通的静态访问最大并发数是 ： worker_connections * worker_processes /2
  • 如果是 HTTP 作 为反向代理来说，最大并发数量应该是 worker_connections * worker_processes/4。