Nginx 的学习与实战（建议收藏）
一、Nginx 简介
1.、概述
Nginx 是俄罗斯人编写的十分轻量级的 HTTP 服务器,Nginx，它的发音为“engine X”，是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，同时也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。
Nginx是开源、高性能、高可靠的 Web 和反向代理服务器，能支持高达 50,000个并发连接数。Nginx 是一款轻量级的 Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，其特点是占有内存少，并发能力强。
2、什么是正向代理？
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。
正向代理是代理用户客户端，为客户端发送请求，使真实的用户客户端对服务器不可见。它最典型的用途就是可以用来访问受地理限制的内容、保护用户隐私、帮助爬虫爬取数据、广告效果测试、网站测试等等。
3、什么是反向代理？
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。
作用是隐藏服务器的IP地址、提高访问速度、保持负载平衡、保护免受黑客攻击。
4、什么是动静分离？
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。根据请求的不同的资源类型，将不同的请求分发到不同的资源服务器。
5、什么是负载均衡？
单个服务器的处理能力是有限的，当大量用户的请求时候，需要通过Nginx统一管理用户的请求，Nginx将用户的请求按照配置的策略分配到不同的负载服务器，将流量分布到多个应用服务器，通过nginx 提高web 应用程序的性能、可扩展性和可靠性。
二、下载与安装
两种方式：
-
通过官网下载安装，较为繁琐
- 访问官网nginx.org/
- 找一篇博客，按照操作，较为繁琐，这里不在详细展开
-
通过docker安装，方便快捷
# 下载镜像 docker pull nginx:latest # 查看镜像 docker images # 启动容器 docker run --name nginx -p 8080:80 -d nginx # 在浏览器访问,http://127.0.0.1:8080/ # 出现Nginx的欢迎页面，说明启动成功 # 复制配置文件到宿主机 docker cp nginx:/etc/nginx/nginx.conf D:\dockerFile\nginx docker cp nginx:/etc/nginx/conf.d/ D:\dockerFile\nginx\conf docker cp nginx:/usr/share/nginx/html/ D:\dockerFile\nginx\html docker cp nginx:/var/log/nginx/ D:\dockerFile\nginx\logs # 停止容器 docker stop nginx # 删除容器 docker rm nginx # 重新启动容器 docker run -p 8080:80 --name nginx -v D:\dockerFile\nginx\nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf -v D:\dockerFile\nginx\logs:/var/log/nginx -v D:\dockerFile\nginx\html:/usr/share/nginx/html -v D:\dockerFile\nginx\conf:/etc/nginx/conf.d -d nginx # 重新加载配置文件 docker exec nginx nginx -s reload
三、配置文件
nginx.conf 配置文件：
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log notice;
pid /var/run/nginx.pid;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include /etc/nginx/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 /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
这里引用了另外一个配置文件default.conf
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name localhost;
location / {
root /usr/share/nginx/html;
index index.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root /usr/share/nginx/html;
}
}
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
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。
比如上面第一行配置的：
worker_processes auto;
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
第二部分：events 块
比如上面的配置：
events {
worker_connections 1024;
}
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。
上述例子就表示每个 work process 支持的最大连接数为 1024.
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。
第三部分：http 块
http {
include /etc/nginx/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 /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
# default.conf 文件中内容
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name localhost;
location / {
root /usr/share/nginx/html;
index index.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root /usr/share/nginx/html;
}
}
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。 需要注意的是：http 块也可以包括 http 全局块、server 块。
这里的 server 块被单独拿出来放到了 default.conf 文件中
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。
1、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。
2、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。
四、使用
1. 实例一，代理
修改配置文件，default.conf
location / {
# root /usr/share/nginx/html;
proxy_pass http://www.baidu.com;
index index.html index.htm;
}
将 proxy_pass 指向百度，重新加载Nginx配置文件，然后我们在浏览器再次访问http://127.0.0.1:8080/，就好跳转到百度的页面
2.实例二，配置URL
修改配置文件，default.conf
location ~ /pdd {
proxy_pass https://pinduoduo.com;
}
location ~ /jd {
proxy_pass https://www.jd.com;
}
配置两个，重新加载Nginx配置文件，然后我们访问不同的URL，跳转到不同的网站
3.实例三，配置负载均衡
负载均衡即是将负载分摊到不同的服务单元，既保证服务的可用性，又保证响应 足够快，给用户很好的体验。快速增长的访问量和数据流量催生了各式各样的负载均衡产品， 很多专业的负载均衡硬件提供了很好的功能，但却价格不菲，这使得负载均衡软件大受欢迎， nginx 就是其中的一个，在 linux 下有 Nginx、LVS、Haproxy 等等服务可以提供负载均衡服 务，而且 Nginx 提供了几种分配方式(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。
有如下参数：
| fail_timeout | 与max_fails结合使用。 |
|---|---|
| max_fails | 设置在fail_timeout参数设置的时间内最大失败次数，如果在这个时间内，所有针对该服务器的请求都失败了，那么认为该服务器会被认为是停机了， |
| fail_time | 服务器会被认为停机的时间长度,默认为10s。 |
| backup | 标记该服务器为备用服务器。当主服务器停止时，请求会被发送到它这里。 |
| down | 标记服务器永久停机了。 |
2、加权轮询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 server_pool{ server 192.168.5.21 weight=10; server 192.168.5.22 weight=10; }
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082 backup; #tomcat 8.5
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
}
在该例子中，weight参数用于指定轮询几率，weight的默认值为1,；weight的数值与访问比率成正比，比如Tomcat 7.0被访问的几率为其他服务器的两倍。
注意：
- 权重越高分配到需要处理的请求越多。
- 此策略可以与least_conn和ip_hash结合使用。
- 此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况。
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，可以解决 session 的问题。
例如：
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
ip_hash; #保证每个访客固定访问一个后端服务器
server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082; #tomcat 8.5
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
}
- 在nginx版本1.3.1之前，不能在ip_hash中使用权重（weight）。
- ip_hash不能与backup同时使用。
- 此策略适合有状态服务，比如session。
- 当有服务器需要剔除，必须手动down掉。
4、least_conn
把请求转发给连接数较少的后端服务器。轮询算法是把请求平均的转发给各个后端，使它们的负载大致相同；但是，有些请求占用的时间很长，会导致其所在的后端负载较高。这种情况下，least_conn这种方式就可以达到更好的负载均衡效果。
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
least_conn; #把请求转发给连接数较少的后端服务器
server localhost:8080 weight=2; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082 backup; #tomcat 8.5
server localhost:8083 max_fails=3 fail_timeout=20s; #tomcat 9.0
}
5、fair（第三方）
第三方的负载均衡策略的实现需要安装第三方插件。
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。
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
server localhost:8080; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082; #tomcat 8.5
server localhost:8083; #tomcat 9.0
fair; #实现响应时间短的优先分配
}
6、url_hash（第三方）
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，再此收到请求，就可以从缓存中读取。
#动态服务器组
upstream dynamic_zuoyu {
hash $request_uri; #实现每个url定向到同一个后端服务器
server localhost:8080; #tomcat 7.0
server localhost:8081; #tomcat 8.0
server localhost:8082; #tomcat 8.5
server localhost:8083; #tomcat 9.0
}
四、参数优化
需要设置多少个 worker ？
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。所以 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。
#设置 worker 数量。
worker_processes 4
#work 绑定 cpu(4 work 绑定 4cpu)。
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000
#work 绑定 cpu (4 work 绑定 8cpu 中的 4 个) 。
worker_cpu_affinity 0000001 00000010 00000100 00001000
连接数 worker_connection
这个值是表示每个 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
五、搭建高可用集群
实际环境是在两台真正的服务器上搭建，下面的只是模拟
| IP | 作用 |
|---|---|
| 172.18.0.100 | 虚拟IP，对外提供服务 |
| 172.18.0.3 | Nginx负载转发 |
| 172.18.0.4 | Nginx负载转发 |
| 172.18.0.11 | 实际业务服务器 |
| 172.18.0.12 | 实际业务服务器 |
| 172.18.0.13 | 实际业务服务器 |
| 172.18.0.14 | 实际业务服务器 |
实际的配置文件keepalived.conf内容为：
global_defs {
default_interface eth0
}
vrrp_instance VI_1 {
interface eth0
state MASTER
virtual_router_id 51
priority 150
nopreempt
unicast_peer {
172.18.0.3
172.18.0.4
}
virtual_ipaddress {
172.18.0.100
}
authentication {
auth_type PASS
auth_pass d0cker
}
notify "/container/service/keepalived/assets/notify.sh"
}
-
下载镜像
docker pull osixia/keepalived -
创建网卡
docker network create keepalived -
启动主服务容器，IP为自动分配，为172.18.0.3
docker run --cap-add=NET_ADMIN --cap-add=NET_BROADCAST --cap-add=NET_RAW --network keepalived -d --name keepalived_master -e KEEPALIVED_INTERFACE='eth0' -e KEEPALIVED_PASSWORD='d0cker' -e KEEPALIVED_STATE='MASTER' -e KEEPALIVED_ROUTER_ID='51' -e KEEPALIVED_UNICAST_PEERS="#PYTHON2BASH:['172.18.0.3','172.18.0.4']" -e KEEPALIVED_VIRTUAL_IPS='172.18.0.100' osixia/keepalived -
启动主服务容器，IP为自动分配，为172.18.0.4
docker run --cap-add=NET_ADMIN --cap-add=NET_BROADCAST --cap-add=NET_RAW --network keepalived -d --name keepalived_backup -e KEEPALIVED_INTERFACE='eth0' -e KEEPALIVED_PASSWORD='d0cker' -e KEEPALIVED_STATE='MASTER' -e KEEPALIVED_ROUTER_ID='51' -e KEEPALIVED_UNICAST_PEERS="#PYTHON2BASH:['172.18.0.3','172.18.0.4']" -e KEEPALIVED_VIRTUAL_IPS='172.18.0.100' osixia/keepalived -
查看日志
主服务：
Wed Jun 28 15:13:49 2023: (VI_1) WARNING - equal priority advert received from remote host with our IP address. Wed Jun 28 15:13:50 2023: (VI_1) WARNING - equal priority advert received from remote host with our IP address. Wed Jun 28 15:13:51 2023: (VI_1) WARNING - equal priority advert received from remote host with our IP address. Wed Jun 28 15:13:52 2023: (VI_1) WARNING - equal priority advert received from remote host with our IP address. Wed Jun 28 15:13:53 2023: Sending gratuitous ARP on eth0 for 172.18.0.100 Wed Jun 28 15:13:53 2023: (VI_1) Sending/queueing gratuitous ARPs on eth0 for 172.18.0.100 Wed Jun 28 15:13:53 2023: Sending gratuitous ARP on eth0 for 172.18.0.100 Wed Jun 28 15:13:53 2023: Sending gratuitous ARP on eth0 for 172.18.0.100 Wed Jun 28 15:13:53 2023: Sending gratuitous ARP on eth0 for 172.18.0.100 Wed Jun 28 15:13:53 2023: Sending gratuitous ARP on eth0 for 172.18.0.100备份服务：
Wed Jun 28 15:13:52 2023: (VI_1) Entering BACKUP STATE (init) Wed Jun 28 15:13:52 2023: VRRP sockpool: [ifindex(41), family(IPv4), proto(112), unicast(1), fd(11,12)] Ok, i'm just a backup, great. -
查看主服务的网络
docker exec -it keepalived_master ip a1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever 2: tunl0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN qlen 1000 link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0 3: sit0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN qlen 1000 link/sit 0.0.0.0 brd 0.0.0.0 39: eth0@if40: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue state UP link/ether 02:42:ac:12:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 172.18.0.3/16 brd 172.18.255.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet 172.18.0.100/32 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever可以看到，172.18.0.100 的IP已经有了，可以对外提供服务了
-
检测脚本
当我们的keepalived 运行的时候，他本身是不对外提供服务器的，只是能够虚拟出一个IP，来选择这个IP所在的服务器的中间件来提供，比如Nginx。keepalived 是通过检测他自身是否正常来是否选举自己的，可是keepalived 正常不代表这台服务器上的Nginx服务正常，所以需要有个检测脚本来定时检测一下nginx 是否还活着，如果Nginx 挂了，就把 keeplived 也杀掉，这样这个机器就会退出，keepalived 集群会重新选举一个正常的服务器，从而保证了服务的高可用
在 keepalived 配置文件中增加如下配置
vrrp_script chk_http_port { script "/shell/nginx_check.sh" #脚本地址 interval 2 #检测脚本执行的间隔 weight 2 #比重 }nginx_check.sh 文件内容
#!/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
六、参考博客
- 六种负载均衡策略：www.yii666.com/article/697…
- Keepalived 高可用：blog.csdn.net/W_Meng_H/ar…
- Keepalived 高可用：pythonjishu.com/imsoxzgadbq…
