Nginx高级篇：从原理到实战，彻底搞懂Nginx

2020-02-28

通过配置 Nginx 配置文件，实现正向代理、反向代理、负载均衡、Nginx 缓存、动静分离和高可用 Nginx 6种功能，并对 Nginx 的原理作进一步的解析。当需要使用 Nginx 配置文件时，参考本文实例即可，建议收藏。

1.%20正向代理

正向代理的代理对象是客户端。正向代理就是代理服务器替客户端去访问目标服务器。

1.1%20实战一

实现效果： 在浏览器输入%20www.google.com%20,%20浏览器跳转到www.google.com%20。具体配置：

server{%20%20%20%20resolver%208.8.8.8;%20%20%20%20listen%2080;%20%20%20%20location%20/%20{%20%20%20%20%20%20%20%20proxy_pass%20http://$http_host$request_uri;%20%20%20%20}}

在需要访问外网的客户端上执行以下一种操作即可：

1.%20方法1（推荐）export%20http_proxy=http://你的正向代理服务器地址：代理端口%20%20%202.%20方法2vim%20~/.bashrcexport%20http_proxy=http://你的正向代理服务器地址：代理端口%20%20%20

2.%20反向代理

反向代理指代理后端服务器响应客户端请求的一个中介服务器，代理的对象是服务端。

2.1%20实战一

实现效果： 在浏览器输入%20www.abc.com%20,%20从%20nginx%20服务器跳转到%20linux%20系统%20Tomcat%20主页面。具体配置：

%20%20%20%20server%20{%20%20%20%20%20%20%20%20listen%20%20%20%20%20%20%2080;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20server_name%20%20192.168.4.32;%20%20%20#监听地址%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20location%20%20/%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20root%20html;%20%20#/html目录%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20proxy_pass%20http://127.0.0.1:8080;%20%20#请求转向%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20index%20%20index.html%20index.htm;%20%20%20%20%20%20#设置默认页%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20%20}

2.2%20实战二

实现效果： 根据在浏览器输入的路径不同，跳转到不同端口的服务中。具体配置：

%20%20%20%20server%20{%20%20%20%20%20%20%20%20listen%20%20%20%20%20%20%209000;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20server_name%20%20192.168.4.32;%20%20%20#监听地址%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20location%20%20~%20/example1/%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20proxy_pass%20http://127.0.0.1:5000;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20%20%20%20%20%20location%20%20~%20/example2/%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20proxy_pass%20http://127.0.0.1:8080;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20%20}

location 指令说明：

~%20: 表示uri包含正则表达式，且区分大小写。
~*%20: 表示uri包含正则表达式，且不区分大小写。
=%20: 表示uri不含正则表达式，要求严格匹配。

3%20负载均衡

3.1%20实战一

实现效果： 在浏览器地址栏输入%20http://192.168.4.32/example/a.html%20，平均到%205000%20和%208080%20端口中，实现负载均衡效果。具体配置：

%20%20%20%20upstream%20myserver%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20server%20192.167.4.32:5000;%20%20%20%20%20%20server%20192.168.4.32:8080;%20%20%20%20}%20%20%20%20%20%20%20%20server%20{%20%20%20%20%20%20%20%20listen%20%20%20%20%20%20%2080;%20%20%20#监听端口%20%20%20%20%20%20%20%20server_name%20%20192.168.4.32;%20%20%20#监听地址%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20location%20%20/%20{%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20root%20html;%20%20#html目录%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20index%20index.html%20index.htm;%20%20#设置默认页%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20proxy_pass%20%20http://myserver;%20%20#请求转向%20myserver%20定义的服务器列表%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}%20%20%20%20%20}

nginx%20分配服务器策略

轮询（默认）按请求的时间顺序依次逐一分配，如果服务器down掉，能自动剔除。
权重 weight%20越高，被分配的客户端越多，默认为%201。比如：%20upstream%20myserver%20{%20server%20192.167.4.32:5000%20weight=10;%20server%20192.168.4.32:8080%20weight=5;%20}%20复制代码
ip 按请求%20ip%20的%20hash%20值分配，每个访客固定访问一个后端服务器。比如：%20upstream%20myserver%20{%20ip_hash;%20server%20192.167.4.32:5000;%20server%20192.168.4.32:8080;%20}%20复制代码
fair 按后端服务器的响应时间来分配，响应时间短的优先分配到请求。比如：%20upstream%20myserver%20{%20fair;%20server%20192.168.4.32:5000;%20server%20192.168.4.32:8080;%20}

4.%20Nginx%20缓存

4.1%20实战一

实现效果： 在3天内，通过浏览器地址栏访问%20http://192.168.4.32/a.jpg ，不会从服务器抓取资源，3天后（过期）则从服务器重新下载。
具体配置：

# http 区域下添加缓存区配置proxy_cache_path /tmp/nginx_proxy_cache levels=1 keys_zone=cache_one:512m inactive=60s max_size=1000m;# server 区域下添加缓存配置location ~ .(gif|jpg|png|htm|html|css|js)(.*) {     proxy_pass http://192.168.4.32:5000；#如果没有缓存则转向请求     proxy_redirect off;     proxy_cache cache_one;     proxy_cache_valid 200 1h;            #对不同的 HTTP 状态码设置不同的缓存时间     proxy_cache_valid 500 1d;     proxy_cache_valid any 1m;     expires 3d;}

expires 是给一个资源设定一个过期时间，通过 expires 参数设置，可以使浏览器缓存过期时间之前的内容，减少与服务器之间的请求和流量。也就是说无需去服务端验证，直接通过浏览器自身确认是否过期即可，所以不会产生额外的流量。此种方法非常适合不经常变动的资源。

5. 动静分离

5.1 实战一

实现效果：
通过浏览器地址栏访问 www.abc.com/a.html ，访问静态资源服务器的静态资源内容。通过浏览器地址栏访问 www.abc.com/a.jsp ，访问动态资源服务器的动态资源内容。
具体配置：

upstream static {       server 192.167.4.31:80;}upstream dynamic {       server 192.167.4.32:8080;}server {    listen       80;   #监听端口    server_name  www.abc.com; 监听地址    # 拦截动态资源    location ~ .*.(php|jsp)$ {       proxy_pass http://dynamic;    }       # 拦截静态资源    location ~ .*.(jpg|png|htm|html|css|js)$ {              root /data/;  #html目录       proxy_pass http://static;       autoindex on;;  #自动打开文件列表    }  }

6. 高可用

一般情况下，通过 nginx 主服务器访问后台目标服务集群，当主服务器挂掉后，自动切换至备份服务器，此时由备份服务器充当主服务器的角色，访问后端目标服务器。

6.1 实战一

实现效果：
准备两台 nginx 服务器，通过浏览器地址栏访问虚拟 ip 地址，把主服务器的 nginx 停止，再次访问虚拟 ip 地址仍旧有效。
具体配置：
（1）在两台 nginx 服务器上安 keepalived。
keepalived 相当于一个路由，它通过一个脚本来检测当前服务器是否还活着，如果还活着则继续访问，否则就切换到另一台备份服务器。

# 安装 keepalivedyum install keepalived -y# 检查版本rpm -q -a keepalivedkeepalived-1.3.5-16.el7.x86_64

（2）修改主备服务器 /etc/keepalived/keepalivec.conf 配置文件（可直接替换），完成高可用主从配置。
keepalived 将 nginx 服务器绑定到一个虚拟 ip ， nginx 高可用集群对外统一暴露这个虚拟 ip，客户端都是通过访问这个虚拟 ip 来访问 nginx 服务器。

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 文件中配置，通过它能访问到我们的主机}vrrp_script_chk_http_port {       script "/usr/local/src/nginx_check.sh"    interval 2      # 检测脚本执行的时间间隔    weight 2        # 权重每次加2}vrrp_instance VI_1 {    interface ens7f0 # 网卡，需根据情况修改    state MASTER    # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP    virtual_router_id 51 # 主备机的 virtual_router_id 必须相同    priority 100   # 主备机取不同的优先级，主机值较大，备份机值较小    advert_int 1  # 每隔多长时间（默认1s）发送一次心跳，检测服务器是否还活着    authentication {      auth_type PASS      auth_pass 1111    }    virtual_ipaddress {        192.168.1.100 # VRRP H 虚拟地址，可以绑定多个    }}

字段说明

router_id：在 /etc/hosts 文件中配置，通过它能访问到我们的主机。 127.0.0.1 localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4 ::1 localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6 127.0.0.1 LVS_DEVEL 复制代码
interval：设置脚本执行的间隔时间
weight：当脚本执行失败即 keepalived 或 nginx 挂掉时，权重增加的值（可为负数）。
interface：输入 ifconfig 命令查看当前的网卡名是什么。

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> ... ...

（3）在 /usr/local/src 目录下添加检测脚本 nginx_check.sh。

#!/bin/bashA=`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    fifi

（4）启动两台服务器的 nginx 和 keepalived。

# 启动 nginx./nginx# 启动 keepalivedsystemctl start keepalived.service

（5）查看虚拟 ip 地址 ip a 。把主服务器 192.168.4.32 nginx 和 keepalived停止，再访问虚拟 ip 查看高可用效果。

6. 原理解析

Nginx 启动之后，在 Linux 系统中有两个进程，一个为 master，一个为 worker。master 作为管理员不参与任何工作，只负责给多个 worker 分配不同的任务（worker 一般有多个）。

ps -ef |grep nginxroot     20473     1  0  2019 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginxnginx     4628 20473  0 Jan06 ?        00:00:00 nginx: worker processnginx     4629 20473  0 Jan06 ?        00:00:00 nginx: worker process

worker 是如何工作的？
客户端发送一个请求首先要经过 master，管理员收到请求后会将请求通知给 worker，多个 worker 以争抢的机制来抢夺任务，得到任务的 worker 会将请求经由 tomcat 等做请求转发、反向代理、访问数据库等（nginx 本身是不直接支持 JAVA 的）。

一个 master 和多个 worker 的好处？

可以使用 nginx -s reload 进行热部署。
每个 worker 是独立的进程，如果其中一个 worker 出现问题，其它 worker 是独立运行的，会继续争抢任务，实现客户端的请求过程，而不会造成服务中断。

设置多少个 worker 合适？
Nginx 和 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，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，每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致，因此，worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的。

思考：
（1）发送一个请求，会占用 worker 几个连接数？
（2）有一个 master 和 4个 worker，每个 worker 支持的最大连接数为 1024，该系统支持的最大并发数是多少？

作者：臧小晶
原文链接：https://juejin.im/post/5e1c263e5188254dc74a3b23