nginx | nginx反向代理/负载均衡/缓存

news2024/12/23 20:43:49

文章目录

  • 一、Nginx 反向代理
    • 1.1 nginx 文件结构
    • 1.2 默认的nginx配置文件
    • 1.3 实践中的 nginx.conf
  • 二、Nginx 负载均衡
    • 2.1 热备负载均衡
    • 2.2 轮询负责均衡
    • 2.3 加权轮询负载规则
    • 2.4 ip_hash 负载均衡
    • 2.5 对特定资源实现负载均衡
    • 2.6 对不同域名实现负载均衡
    • 2.7 实现带有URL重写的负载均衡
    • 2.8 四层负载均衡
  • 三、Nginx 缓存
    • 3.1 nginx 的缓存机制
    • 3.2 缓存实例
    • 3.3 Nginx缓存的清除
    • 3.4 Nginx设置资源不缓存
  • 四、参考资料

一、Nginx 反向代理

正向代理代理的对象是客户端，反向代理代理的是服务端

在这里插入图片描述

在nginx安装包下，有 conf/nginx.conf 文件，这是nginx服务器的基础配置，默认的配置也存放在此。

1.1 nginx 文件结构

# 1.全局块,配置影响nginx全局的指令。
# 一般有运行nginx服务器的用户组，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，允许生成worker process数等。
...              #全局块

# 2.配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。
# 有每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，是否允许同时接受多个网路连接，开启多个网络连接序列化等。

events {         #events块
   ...
}


# 3.可以嵌套多个server，配置代理，缓存，日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置。
# 如文件引入，mime-type定义，日志自定义，是否使用sendfile传输文件，连接超时时间，单连接请求数等。
http      #http块
{
    ...   #http全局块
        
    # 4.配置虚拟主机的相关参数，一个http中可以有多个server。
    server        #server块
    { 
        ...       #server全局块
            
        # 5.配置请求的路由，以及各种页面的处理情况。
        location [PATTERN]   #location块
        {
            ...
        }
        location [PATTERN] 
        {
            ...
        }
    }
    server
    {
      ...
    }
    ...     #http全局块
}

1.2 默认的nginx配置文件

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}


    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

1.3 实践中的 nginx.conf

########### 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           
        } 
    }
}

惊群现象：一个网路连接到来，多个睡眠的进程被同时叫醒，但只有一个进程能获得链接，这样会影响系统性能。

几个常见配置项：

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

二、Nginx 负载均衡

在这里插入图片描述

2.1 热备负载均衡

热备：如果你有2台服务器，当一台服务器发生事故时，才启用第二台服务器给提供服务。服务器处理请求的顺序：AAAAAA突然A挂啦，BBBBBBBBBBBBBB…

upstream mysvr { 
    server 127.0.0.1:7878; 
    server 192.168.10.121:3333 backup;  #热备     
}

server {   
    listen       8081;   #监听端口
    server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
    location  /{
        proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}

2.2 轮询负责均衡

轮询：nginx默认就是轮询其权重都默认为1，服务器处理请求的顺序：ABABABABAB…

upstream mysvr { 
    server 127.0.0.1:7878;
    server 192.168.10.121:3333;       
}

server {   
    listen       8081;   #监听端口
    server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
    location  /{
        proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}

2.3 加权轮询负载规则

加权轮询：跟据配置的权重的大小而分发给不同服务器不同数量的请求。如果不设置，则默认为1。下面服务器的请求顺序为：ABBABBABBABBABB…

upstream mysvr { 
    server 127.0.0.1:7878 weight=1;
    server 192.168.10.121:3333 weight=2;
}
server {   
    listen       8081;   #监听端口
    server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
    location  /{
        proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}

2.4 ip_hash 负载均衡

ip_hash:nginx会让相同的客户端ip请求相同的服务器。

upstream mysvr { 
    server 127.0.0.1:7878; 
    server 192.168.10.121:3333;
    ip_hash;
}
server {   
    listen       8081;   #监听端口
    server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
    location  /{
        proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}

2.5 对特定资源实现负载均衡

通过多个upstream分成多个服务器组，将不同的请求分流到不同的

upstream videomysvr { 
    server 127.0.0.1:7878 weight=1;
    server 192.168.10.121:3333 weight=2;
}

upstream filemysvr {
    server 192.3.2.1:7878 weight=1;
    server 192.3.2.2:3333 weight=2;
}
server {   
    listen       8081;   #监听端口
    server_name  127.0.0.1;   #监听地址       
    location  /video/ {
        proxy_pass  http://videomysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
    location  /file/ {
        proxy_pass  http://filemysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}

2.6 对不同域名实现负载均衡

upstream videomysvr { 
    server 127.0.0.1:7878 weight=1;
    server 192.168.10.121:3333 weight=2;
}

upstream filemysvr {
    server 192.3.2.1:7878 weight=1;
    server 192.3.2.2:3333 weight=2;
}
server {   
    listen       8081;   #监听端口
    server_name  www.ustc.edu.cn;   #监听地址       
    location  /video/ {
        proxy_pass  http://videomysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}
server {   
    listen       8082;   #监听端口
    server_name  www.ustc.sse.edu.cn;   #监听地址       
    location  /file/ {
        proxy_pass  http://filemysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表    
    } 
}

2.7 实现带有URL重写的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.200.146:9001;
	server 192.168.200.146:9002;
	server 192.168.200.146:9003;
}
server {
	listen	80;
	server_name localhost;
	location /file/ {
		rewrite ^(/file/.*) /server/$1 last;
	}
	location / {
		proxy_pass http://backend;
	}
}

2.8 四层负载均衡

在这里插入图片描述

首先安装好redis和tomcat

stream {	# 一级括号
        upstream redisbackend {
                server 192.168.200.146:6379;
                server 192.168.200.146:6378;
        }
        upstream tomcatbackend {
        		server 192.168.200.146:8080;
        }
        server {
                listen  81;
                proxy_pass redisbackend;
        }
        server {
        		listen	82;
        		proxy_pass tomcatbackend;
        }
}

三、Nginx 缓存

在这里插入图片描述

nginx 缓存的好处

  1. 减轻服务器负载
  2. 提供网页响应效率
  3. 降低网络阻塞，增强网络可扩展性

3.1 nginx 的缓存机制

配置块名称名称
httpproxy_cache_path指定缓冲区的路径
levels缓存目录级最高三层，每层1-2个字符表示，比如：1:1:2 三层
keys_zone缓存块名称及内存块大小，比如：cache_item:500m表示声明一个名为cache_item大小为500m，超出大小后最早的被清除
max_size缓存区硬盘的最大值，超出闲置数据将被清除
inactive最长闲置时间，比如：10d ，表示一个数据被闲置10天则将被清除
locationproxy_cache指定缓冲区，对应keys_zone中的设定的值
proxy_cache_key通过参数拼装参数key如：h o s t hosthosturii s a r g s is_argsisargsargs 则会已全部md5值作为key
proxy_cache_valid对不同的状态码设置缓存有效期

http模块：

  • proxy_cache_path：该指定用于设置缓存文件的存放路径
  • levels: 指定该缓存空间对应的目录，最多可以设置3层，每层取值为1|2如 : levels=1:2 缓存空间有两层目录，第一次是1个字母，第二次是2个字母;levels=2:2:2 最终的存储路径为 /usr/local/proxy_cache/7d/10/e2
  • keys_zone：用来为这个缓存区设置名称和指定大小，如：keys_zone=ffideal:200m 缓存区的名称是ffideal，大小为200M，1M大概能存储8000个keys
  • inactive：指定缓存的数据多次时间未被访问就将被删除，如：inactive=1d ，缓存数据在1天内没有被访问就会被删除
  • max_size：设置最大缓存空间，如果缓存空间存满，默认会覆盖缓存时间最长的资源，如:max_size=20g
http{
    # proxy_cache_path path [levels=number]
# keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time]\[max_size=size];
proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=1:2:1 keys_zone=ffideal:200m inactive=1d max_size=20g
}

location：

  • proxy_cache

该指令用来开启或关闭代理缓存，如果是开启则自定使用哪个缓存区来进行缓存。

语法proxy_cache zone_name|off;
默认值proxy_cache off;
位置http、server、location

zone_name：指定使用缓存区的名称

  • proxy_cache_key

该指令用来设置web缓存的key值，Nginx会根据key值MD5哈希存缓存。

语法proxy_cache_key key;
默认值proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
位置http、server、location
  • proxy_cache_valid

该指令用来对不同返回状态码的URL设置不同的缓存时间

语法proxy_cache_valid [code …] time;
默认值—
位置http、server、location

如：

proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache_valid 404 1m;
为200和302的响应URL设置10分钟缓存，为404的响应URL设置1分钟缓存
proxy_cache_valid any 1m;
对所有响应状态码的URL都设置1分钟缓存
  • proxy_cache_min_uses

该指令用来设置资源被访问多少次后被缓存

语法proxy_cache_min_uses number;
默认值proxy_cache_min_uses 1;
位置http、server、location
  • proxy_cache_methods

该指令用户设置缓存哪些HTTP方法

语法proxy_cache_methods GET|HEAD|POST;
默认值proxy_cache_methods GET HEAD;
位置http、server、location

默认缓存HTTP的GET和HEAD方法，不缓存POST方法。

3.2 缓存实例

Nginx的环境准备

（1）完成Nginx反向代理配置

http{
	upstream backend{
		server 192.168.200.146:8080;
	}
	server {
		listen       8080;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_pass http://backend/js/;
        }
	}
}

（2）完成Nginx缓存配置

4.添加缓存配置

http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=itcast:200m inactive=1d max_size=20g;
	upstream backend{
		server 192.168.200.146:8080;
	}
	server {
		listen       8080;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_cache itcast;
            proxy_cache_key itheima;
            proxy_cache_min_uses 5;
            proxy_cache_valid 200 5d;
            proxy_cache_valid 404 30s;
            proxy_cache_valid any 1m;
            add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
        	proxy_pass http://backend/js/;
        }
	}
}

3.3 Nginx缓存的清除

方式一:删除对应的缓存目录

rm -rf /usr/local/proxy_cache/......

方式二:使用第三方扩展模块

ngx_cache_purge

（1）下载ngx_cache_purge模块对应的资源包，并上传到服务器上。

ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

（2）对资源文件进行解压缩

tar -zxf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

（3）修改文件夹名称，方便后期配置

mv ngx_cache_purge-2.3 purge

（4）查询Nginx的配置参数

nginx -V

（5）进入Nginx的安装目录，使用./configure进行参数配置

./configure --add-module=/root/nginx/module/purge

（6）使用make进行编译

make

（7）将nginx安装目录的nginx二级制可执行文件备份

mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold

（8）将编译后的objs中的nginx拷贝到nginx的sbin目录下

cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin

（9）使用make进行升级

make upgrade

（10）在nginx配置文件中进行如下配置

server{
	location ~/purge(/.*) {
		proxy_cache_purge itcast itheima;
	}
}

3.4 Nginx设置资源不缓存

前面咱们已经完成了Nginx作为web缓存服务器的使用。但是我们得思考一个问题就是不是所有的数据都适合进行缓存。比如说对于一些经常发生变化的数据。如果进行缓存的话，就很容易出现用户访问到的数据不是服务器真实的数据。所以对于这些资源我们在缓存的过程中就需要进行过滤，不进行缓存。

Nginx也提供了这块的功能设置，需要使用到如下两个指令

proxy_no_cache

该指令是用来定义不将数据进行缓存的条件。

语法proxy_no_cache string …;
默认值—
位置http、server、location

配置实例

proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

proxy_cache_bypass

该指令是用来设置不从缓存中获取数据的条件。

语法proxy_cache_bypass string …;
默认值—
位置http、server、location

配置实例

proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

上述两个指令都有一个指定的条件，这个条件可以是多个，并且多个条件中至少有一个不为空且不等于"0",则条件满足成立。上面给的配置实例是从官方网站获取的，里面使用到了三个变量，分别是$cookie_nocache、$arg_nocache、$arg_comment

$cookie_nocache、$arg_nocache、$arg_comment

这三个参数分别代表的含义是:

$cookie_nocache
指的是当前请求的cookie中键的名称为nocache对应的值
$arg_nocache和$arg_comment
指的是当前请求的参数中属性名为nocache和comment对应的属性值

案例演示下:

log_format params $cookie_nocache | $arg_nocache | $arg_comment；
server{
	listen	8081;
	server_name localhost;
	location /{
		access_log logs/access_params.log params;
		add_header Set-Cookie 'nocache=999';
		root html;
		index index.html;
	}
}

案例实现

设置不缓存资源的配置方案

server{
	listen	8080;
	server_name localhost;
	location / {
		if ($request_uri ~ /.*\.js$){
           set $nocache 1;
        }
		proxy_no_cache $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
        proxy_cache_bypass $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
	}
}

四、参考资料

https://www.runoob.com/w3cnote/nginx-setup-intro.html

https://www.runoob.com/w3cnote/nginx-proxy-balancing.html

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