Nginx快速入门（安装负载均衡动静分离主备原理）

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-10-01 12:08 0阅读 0赞

> ### 什么是Nginx？ ###

Nginx (engine x) 是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务。Nginx是由伊戈尔·赛索耶夫为俄罗斯访问量第二的Rambler.ru站点（俄文：Рамблер）开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。2011年6月1日，nginx 1.0.4发布。

其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力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。在全球活跃的网站中有12.18%的使用比率，大约为2220万个网站。

Nginx 是一个安装非常的简单、配置文件非常简洁（还能够支持perl语法）、Bug非常少的服务。Nginx 启动特别容易，并且几乎可以做到7\*24不间断运行，即使运行数个月也不需要重新启动。你还能够不间断服务的情况下进行软件版本的升级。

Nginx代码完全用C语言从头写成。官方数据测试表明能够支持高达 50,000 个并发连接数的响应。

> ### Nginx作用？ ###

Http代理，反向代理：作为web服务器最常用的功能之一，尤其是反向代理。
    
    正向代理代理客户端，反向代理代理服务器。

**正向代理**

正向代理服务器位于客户端和服务器之间，为了从服务器获取数据，客户端要向代理服务器发送一个请求，并指定目标服务器，代理服务器将目标服务器返回的数据转交给客户端。这里客户端需要要进行一些正向代理的设置的。

举例:翻墙

正向代理中被代理的是客户端的请求  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

**反向代理**

反向代理，客户端对代理是无感知的，客户端不需要任何配置就可以访问，客户端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。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

正向代理和反向代理的区别在于代理的对象不一样，正向代理的代理对象是客户端，反向代理的代理对象是服务端。

**二者区别**

一张图来说明正向代理和反向代理二者之间的区别，如图。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
在正向代理中，Proxy和Client同属于一个LAN（图中方框内），隐藏了客户端信息；

在反向代理中，Proxy和Server同属于一个LAN（图中方框内），隐藏了服务端信息；

实际上，Proxy在两种代理中做的事情都是替服务器代为收发请求和响应，不过从结构上看正好左右互换了一下，所以把后出现的那种代理方式称为反向代理了。

> Nginx提供的负载均衡策略有2种：内置策略和扩展策略。内置策略为轮询，加权轮询，Ip hash。扩展策略，就天马行空，只有你想不到的没有他做不到的。

轮询  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
加权轮询

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
iphash对客户端请求的ip进行hash操作，然后根据hash结果将同一个客户端ip的请求分发给同一台服务器进行处理，可以解决session不共享的问题。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]

> 动静分离，在我们的软件开发中，有些请求是需要后台处理的，有些请求是不需要经过后台处理的（如：css、html、jpg、js等等文件），这些不需要经过后台处理的文件称为静态文件。让动态网站里的动态网页根据一定规则把不变的资源和经常变的资源区分开来，动静资源做好了拆分以后，我们就可以根据静态资源的特点将其做缓存操作。提高资源响应的速度。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
目前，通过使用Nginx大大提高了我们网站的响应速度，优化了用户体验，让网站的健壮性更上一层楼！

**Nginx的安装**

> ### windows下安装 ###

1.  **下载nginx**  
    [http://nginx.org/en/download.html ][http_nginx.org_en_download.html]下载稳定版本。 以nginx/Windows-1.16.1为例，直接下载 nginx-1.16.1.zip。  
    下载后解压，解压后如下：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]
2.  **启动nginx**

有很多种方法启动nginx

(1)直接双击nginx.exe，双击后一个黑色的弹窗一闪而过
    
     (2)打开cmd命令窗口，切换到nginx解压目录下，输入命令 nginx.exe ，回车即可

1.  **检查nginx是否启动成功**

直接在浏览器地址栏输入网址 [http://localhost:80][http_localhost_80] 回车，出现以下页面说明启动成功！  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5]  
4. **配置监听**

nginx的配置文件是conf目录下的nginx.conf，默认配置的nginx监听的端口为80，如果80端口被占用可以修改为未被占用的端口即可。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6]  
当我们修改了nginx的配置文件nginx.conf 时，不需要关闭nginx后重新启动nginx，只需要执行命令  nginx -s reload 即可让改动生效

1.  **关闭nginx**
    
    如果使用cmd命令窗口启动nginx， 关闭cmd窗口是不能结束nginx进程的，可使用两种方法关闭nginx

(1)输入nginx命令 nginx -s stop (快速停止nginx) 或 nginx -s quit (完整有序的停止nginx)

(2)使用 taskkill taskkill /f /t /im nginx.exe

taskkill是用来终止进程的，
    /f是强制终止 .
    /t终止指定的进程和任何由此启动的子进程。
    /im示指定的进程名称 .

> ### linux下安装 ###

**1、安装gcc**

安装 nginx 需要先将官网下载的源码进行编译，编译依赖 gcc 环境，如果没有 gcc 环境，则需要安装：

yum install gcc-c++

[离线版下载][Link 1]

**2、PCRE pcre-devel 安装**

PCRE(Perl Compatible Regular Expressions) 是一个Perl库，包括 perl 兼容的正则表达式库。nginx 的 http 模块使用 pcre 来解析正则表达式，所以需要在 linux 上安装 pcre 库，pcre-devel 是使用 pcre 开发的一个二次开发库。nginx也需要此库。命令：

yum install -y pcre pcre-devel

[离线下载][Link 2]

//离线安装步骤，别的依赖步骤一样 略过
    tar -zxvf 文件名.tar.gz，进入根目录
    ./configure
    make
    make install      //或者make && make install
    pcre-config --version //查看版本

**3、zlib 安装**

zlib 库提供了很多种压缩和解压缩的方式， nginx 使用 zlib 对 http 包的内容进行 gzip ，所以需要在 Centos 上安装 zlib 库。

yum install -y zlib zlib-devel

[离线下载][Link 3]

**4、OpenSSL 安装**

OpenSSL 是一个强大的安全套接字层密码库，囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及 SSL 协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。  
nginx 不仅支持 http 协议，还支持 https（即在ssl协议上传输http），所以需要在 Centos 安装 OpenSSL 库。

yum install -y openssl openssl-devel

[离线下载][Link 4]

**5、下载nginx安装包**

手动下载.tar.gz安装包，地址：[https://nginx.org/en/download.html][https_nginx.org_en_download.html]

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7]  
下载完毕上传到服务器上 /usr/local

**6、解压**

tar -zxvf nginx-1.18.0.tar.gz
    cd nginx-1.18.0

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 8]  
**7、配置**

使用默认配置，在nginx根目录下执行

./configure
    make
    make install

查找安装路径：whereis nginx

![在这里插入图片描述][c3cdaa891b934b7fa8928886826831e3.png]

> ### Nginx常用命令 ###

cd /usr/local/nginx/sbin/
    ./nginx  启动
    ./nginx -s stop  停止
    ./nginx -s quit  安全退出
    ./nginx -s reload  重新加载配置文件
    ./nginx -t  验证nginx配置文件是否正确
    ps aux|grep nginx  查看nginx进程

如果nginx的server里没配置access.log，nginx会默认将server的访问日志记录到access.log，

关闭方法：在http块中添加：access\_log off;

启动成功访问 服务器ip:80

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 9]  
注意：如何连接不上，检查安全组是否开放端口，或者服务器防火墙是否开放端口！  
相关命令：

# 开启
    service firewalld start
    # 重启
    service firewalld restart
    # 关闭
    service firewalld stop
    # 查看防火墙规则
    firewall-cmd --list-all
    # 查询端口是否开放
    firewall-cmd --query-port=8080/tcp
    # 开放80端口
    firewall-cmd --permanent --add-port=80/tcp
    # 移除端口
    firewall-cmd --permanent --remove-port=8080/tcp
    #重启防火墙(修改配置后要重启防火墙)
    firewall-cmd --reload
    # 参数解释
    1、firwall-cmd：是Linux提供的操作firewall的一个工具；
    2、--permanent：表示设置为持久；
    3、--add-port：标识添加的端口；

### Nginx配置之worker\_processes ###

一般来说，worker\_processes默认为1，官方说1一般情况足够了，也可以设置为cpu核心数，2或者4或者8再高没大意义，另外不要忘了设置worker\_cpu\_affinity，这个配置用于将worker process与指定cpu核绑定，降低由于多CPU核切换造成的寄存器等现场重建带来的性能损耗。

或者省事些，直接设置为auto，根据需求自动调整

1.9.10版本后可以配置

worker_processes auto;
    worker_cpu_affinity auto;

解释：0001表示启用第一个CPU内核，0010表示启用第二个CPU内核，依此类推

[配置参考：][Link 5]

worker_processes     4;
    worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;

### 反向代理 ###

server {
        
            listen       80;
            server_name  localhost;
    
            #charset koi8-r;
    
            #access_log  logs/host.access.log  main;
    
            location / {
        
                root   html;
                proxy_pass  http://127.0.0.1:8080;
                index  index.html index.htm;
            }

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

server {
        
             listen    9001;
             server_name  192.168.12.128;
    
             location ~ /edu/ {
        
                proxy_pass  http://127.0.0.1:8080;
               }
              
             location ~ /vod/ {
        
                proxy_pass http://127.0.0.1:8081;
              }
           }

location 指令说明：

该指令用于匹配 URL。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 10]  
1、= ：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。  
2、~：用于表示 uri 包含正则表达式，并且区分大小写。  
3、~*：用于表示 uri 包含正则表达式，并且不区分大小写。  
4、^~：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。

### 负载均衡 ###

upstream myserver {
        
           server 192.168.12.128:8080;
           server 192.168.12.128:8081;
        }
     
        server {
        
            listen       80;
            server_name  localhost;
    
            #charset koi8-r;
    
            #access_log  logs/host.access.log  main;
    
            location / {
        
                root   html;
                proxy_pass  http://myserver;
                index  index.html index.htm;
            }

nginx 分配服务器策略

第一种 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。

第二种 weight  
weight 代表权重默认为 1,权重越高被分配的客户端越多

第三种 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

第四种 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

### 动静分离 ###

假设某些文件需要经常变更，可以通过设置 expires 起到控制页面缓存的作用，合理的配置**缓存和压缩**可以减少很多服务器的请求压力。  
![在这里插入图片描述][61ab24a33acf4bd6b4d8f23161b8df82.png]

location /www/ {
        
                root   /data/;
                index  index.html index.htm;
                autoindex on;
            }
    
            location /image/ {
        
               root   /data/;
               autoindex   on;
               autoindex_exact_size off;
               autoindex_localtime on;
            }

Nginx默认是不允许列出整个目录的。如需此功能，打开nginx.conf文件，在location server 或 http段中加入  
autoindex on;  
另外两个参数最好也加上去:

autoindex\_exact\_size off;  
默认为on，显示出文件的确切大小，单位是bytes。  
改为off后，显示出文件的大概大小，单位是kB或者MB或者GB  
autoindex\_localtime on;  
默认为off，显示的文件时间为GMT时间。  
改为on后，显示的文件时间为文件的服务器时间

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 11]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 12]

### 高可用主备模式 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 13]  
（1）需要两台 nginx 服务器，在两台服务器安装 nginx  
（2）需要 keepalived，在两台服务器安装 keepalived  
（3）需要虚拟 ip

使用 yum 命令进行安装

yum install keepalived –y

安装之后， 有/etc/keepalived/keepalived.conf文件

修改/etc/keepalived/keepalivec.conf 配置文件，备份服务器注释带 \* 号的地方注意更改。

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   # 访问到主机，也可以写ip,也可以修改/etc/hosts文件添加映射********
    }
    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 MASTER # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP *******
     interface ens33 //网卡，通过 ifconfig 查看网卡名 *******
     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(90)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，nginx\_check.sh

#!/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  
（1）在浏览器地址栏输入 虚拟 ip 地址 192.168.17.50  
（2）把主服务器（192.168.17.129）nginx 和 keepalived 停止，再输入 192.168.17.50

测试可以发现我们访问 keepalived 中配置的两个 VIP 都可以正常调度等，当我们停止任意一台 keepalived节点，同样还是正常访问；到此，keepalived+nginx 高可用集群（双主模式）就搭建完成了。

### 原理 ###

1.  mater 和 worker  
    ![在这里插入图片描述][8309ef25242c4924a8dc43a90967eaf3.png]  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]
2.  worker是如何工作的？  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Li05rG-56CB5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 14]
3.  一个 master 和多个 woker 有好处  
    （1）可以使用 nginx –s reload 热部署，利用 nginx 进行热部署操作  
    （2）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
4.  设置多少个 woker 合适
    
    worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的
    
    查看CPU个数：cat /proc/cpuinfo |grep “cores”|uniq  
    或者：top命令后 按1
5.  连接数 worker\_connection
    
    第一个：发送请求，占用了 woker 的几个连接数？  
    答案：2 或者 4 个，如果是静态资源 则一个请求 一个响应 连接数2  
    如果是动态资源 则客户端与nginx的请求响应（2） + nginx和tomcat的连接（2） = 4
    
    第二个：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， 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。

[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/f6db5512e280474cae644116485973b6.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/06e96343535e473c86db894366a29dff.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/973c99c231904d74b9c4973a076cefd9.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCn5LiK5pyJ5Yac,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
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[Link 1]: https://pkgs.org/download/gcc-c++
[Link 2]: https://sourceforge.net/projects/pcre/
[Link 3]: http://www.zlib.net/
[Link 4]: https://www.openssl.org/source/
[https_nginx.org_en_download.html]: https://nginx.org/en/download.html
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