Nginx的简单了解与使用

 

一、产生背景

我们日常生活中经常遇到的问题

这是几年前的12306,现在的12306基本上不会出现这样的问题了

上述场景产生的主要 2 大原因:
1.巨大流量
2.单台服务器资源和能力有限在海量并发的环境下，用户每一次请求服务器，都需要大量的创建线程，每一次的线程都必须分配资源（CPU、内存、带宽、磁盘 IO等），当资源不足的时候就会使得服务器宕机而无法提供服务。
那么如何保证网站在流量峰值时能够顺利运作？？？

二、 负载均衡(Load Balance)
在阐述负载均衡之前先解释一下高并发的概念。

2-1、 、 高并发
见名知意，高（大量的），并发就是可以使用多个线程或者多个进程，同时处理（就是并发）不同的操作。简而言之就是每秒内有多少个请求同时访问。
2-2 、负载均衡
负载均衡：将请求/数据【均匀】分摊到多个操作单元上执行，负载均衡的关键在于【均匀】,也是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一。

2-3 、tomcat  并发图

有 tomcat 的并发测试图可以发现，当每秒 300 个请求同时访问tomcat 时，tomcat 已经开始承受不住，出现波动。那么大型网站是如何处理高并发的呢？以下是高并发场景下，实现负载均衡的一个分布式架构图

常见互联网分布式架构，分为客户端层、反向代理 nginx 层、站点层、服务层、数据层。只需要实现“将 请求/ / 数据 均匀分摊到多个操作单元上执行”，就能实现负载均衡

三、 Nginx的初探

1 、什么是 Nginx？ ？
Nginx 是一款轻量级的 Web 服务器/ 反向代理服务器【后面有介绍】及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。由俄罗斯的程序设计师Igor Sysoev 所开发，其特点是占有内存少，并发能力强，nginx 的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现非常好。
•2004 年 10 月 4 日 第一个公开版本 0.1.0 发布。其将源代码以类 BSD 许可证的形式发布。
•官方测试 nginx 能够支撑 5 5  万并发链接，并且 CPU、内存等资消耗却非常低，运行非常稳定。

四、Nginx  纵深对比其优缺点

什么不讲  Apache ，反而讲  Nginx ？？？
•Nginx 和 apache 的优缺点
1.nginx 相对于 apache 的优点：

轻量级，同样起 web 服务，比 apache 占用更少的内存及资源高并发，nginx 处理请求是 异步非阻塞（如前端 ajax）的，而 apache 则是阻塞型的，在高并发下 nginx 能保持低资源低消耗高性能高度模块化的设计，编写模块相对简单还有，它社区活跃，各种高性能模块出品迅速（十几年时间发展）
2.apache 相对于 nginx 的优点：
Rewrite 重写 ，比 nginx 的 rewrite 强大模块超多，基本想到的都可以找到少 bug ，nginx 的 bug 相对较多。（出身好起步高）
3.Nginx 配置简洁, Apache 复杂

五、安装 Nginx

5-1 、安装依赖
依赖 gcc openssl-devel pcre-devel zlib-devel
安装：yum -y install gcc openssl-devel pcre-devel zlib-devel

 解压文件

5-3 、configure配置

进入解压后的源码目录，然后执行 configure 命令进行配置
./configure --prefix=/usr/soft/nginx

5-4、 编译并安装

make && make install

安装好后，会在/usr/soft 下生成 nginx 目录(这是我编译前指定的)，这个目录就是 nginx 的软件了。

5-5 、nginx命令

一旦 nginx 启动，就可以通过调用带有 -s 参数的可执行文件来控制它。使用语法： nginx -s  信号可以是下列之一：
stop - 快速关机
quit - 优雅的关机
reload - 重新加载配置文件
reopen - 重新打开日志文件

例如，要停止 nginx 进程并等待工作进程完成当前请求的服务，可以执行以下命令：nginx -s qui(注意进入sbin目录下执行命令)

六、Nginx配置

6-1 、nginx配置详解

#进程数，建议设置和 CPU 个数一样或 2 倍
worker_processes 2;
#日志级别
error_log logs/error.log warning;(默认 error 级别)
# nginx 启动后的 pid 存放位置
#pid logs/nginx.pid;
events {
#配置每个进程的连接数，总的连接数= worker_processes * worker_connections
# 根据物理内存大小来配置，默认 1024
worker_connections 10240;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
sendfile on;
#连接超时时间，单位秒
keepalive_timeout 65;
server {
listen 80;
server_name localhost
#默认请求
location / {
root html; #定义服务器的默认网站根目录位置
index index.php index.html index.htm; #定义首页索引文件的名称
}
#定义错误提示页面
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}

 

6-2、 、 负债均衡配置：
nginx 支持以下负载均衡机制（或方法）：
a) 循环 - 对应用程序服务器的请求以循环方式分发，
b) 最少连接数 - 将下一个请求分配给活动连接数最少的服务器
c) ip-hash - 哈希函数用于确定下一个请求（基于客户端的 IP地址）应该选择哪个服务器。

6-2-1 默认负载平衡配置 默认负载平衡配置
使用 nginx 进行负载平衡的最简单配置可能如下所示：
http {
upstream shsxt{
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
server srv3.example.com;
}
server {
listen 80;
server_name localhost;
location / {
proxy_pass http://shsxt;
}
}
}
在上面的示例中，在 srv1-srv3 上运行相同应用程序的 3 个实例。如果没有专门配置负载均衡方法，则默认为循环法。所有请求都被 代理到服务器组 shsxt，并且 nginx 应用 HTTP 负载平衡来分发请求。

 

 

6-2-2  加权负载平衡
通过使用服务器权重，还可以进一步影响 nginx 负载均衡算法，谁的权
重越大，分发到的请求就越多。
upstream shsxt {
server srv1.example.com weight=3;
server srv2.example.com;
server srv3.example.com;
}
6-2-3  最少连接负载平衡
在连接负载最少的情况下，nginx 会尽量避免将过多的请求分发给繁忙
的应用程序服务器，而是将新请求分发给不太繁忙的服务器，避免服务
器过载。
upstream shsxt {
least_conn;
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
server srv3.example.com;
}
6-2-4  会话持久性
上述的循环或最少连接数的负载平衡方法，每个后续客户端的请求都可能被分发到不同的服务器。不能保证相同的客户端总是定向到相同的服务器。

如果需要将客户端绑定到特定的应用程序服务器 - 换句话说，就是始终选择相同的服务器而言，就要使客户端的会话“粘滞”或“持久” 。ip-hash 负载平衡机制就是有这种特性。使用 ip-hash，客户端的 IP 地址将用作散列键，以确定应该为客户端的请求选择服务器组中的哪台服务器。此方法可确保来自同一客户端的请求将始终定向到同一台服务器，除非此服务器不可用。
upstream shsxt{
ip_hash;
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
server srv3.example.com;
}

6-3 Nginx  的访问控制
Nginx 还可以对 IP 的访问进行控制，allow 代表允许，deny 代表禁止.
location / {
deny 192.168.78.1;
allow 192.168.78.0/24;
allow 10.1.1.0/16;
allow 192.168.1.0/32;
deny all;
proxy_pass http://shsxt;
}
从上到下的顺序，匹配到了便跳出。如上的例子先禁止了 192.168.78.1，接下来允许了 3 个网段，其中包含了一个 ipv6，最后未匹配的 IP 全部禁止访问.

七.虚拟主机

7-1 何为虚拟主机

虚拟主机是指在网络服务器上分出一定的磁盘空间，用户可以租用此部分空间，以供用户放置站点及应用组件，提供必要的数据存
放和传输功能。说白了虚拟主机就是把一台物理服务器划分成多个“虚拟”的服务器，各个虚拟主机之间完全独立，在外界看来，每一台虚拟主机和一台单独的主机的表现完全相同。所以这种被虚拟化的逻辑主机被形象地称为“虚拟主机”。

优点：
由于多台虚拟主机共享一台真实主机的资源，每个虚拟主机用户承受的硬件费用、网络维护费用、通信线路的费用均大幅度降低。许多企业建立网站都采用这种方法，这样不仅大大节省了购买机器和租用专线的费用，网站服务器服务器管理简单，诸如软件配置、防病毒、防攻击等安全措施都由专业服务商提供，大大简化了服务器管理的复杂性；同时也不必为使用和维护服务器的技术问题担心，更不必聘用专门的管理人员。

类别：
1、基于域名的虚拟主机，通过域名来区分虚拟主机
2、基于端口的虚拟主机，通过端口来区分虚拟主机
3、基于 ip 的虚拟主机，很少用。

7-2 、基于域名的虚拟主机
http {
upstream shsxt{
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
}
upstream bjsxt{
server srv3.example.com;
server srv4.example.com;
}
server {
listen 80;
//访问 sxt2.com 的时候，会把请求导到 bjsxt 的服务器组里
server_name sxt2.com;
location / {
proxy_pass http://bjsxt;
}
}
server {
listen 80;
//访问 sxt1.com 的时候，会把请求导到 shsxt 的服务器组里
server_name sxt1.com;
location / {
proxy_pass http://shsxt;
}
}
}
注意：基于域名的虚拟机主机 在模拟应用场景时，需要在 windows 系统的 hosts文件里配置域名映射。（C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts）

如上图所示，将 sxt1 和 sxt2 的域名映射到 nginx 服务器 IP 上。

7-3 、基于端口的虚拟主机

http {
upstream shsxt{
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
}
upstream bjsxt{
server srv3.example.com;
server srv4.example.com;
}
server {
//当访问 nginx 的 80 端口时，将请求导给 bjsxt 组
listen 80;
server_name localhost;
location / {
proxy_pass http://bjsxt;
}
}
server {
//当访问 nginx 的 81 端口时，将请求导给 shsxt 组
listen 81;
server_name localhost;
location / {
proxy_pass http://shsxt;
}
}
}

7-4 、基于ip的虚拟主机

首先创建一个子网卡 ifconfig eth0:1 192.168.179.131

nginx的配置文件

八 、正向代理和反向代理

正向代理
举个栗子：我是一个用户，我访问不了某网站，但是我能访问一个代理服务器，这个代理服务器呢,他能访问那个我不能访问的网站，于是我先连上代理服务器,告诉他我需要那个无法访问网站的内容，代理服务器去取回来,然后返回给我。像我们经常通过 vpn 访问国外的网站，此时就是正向代理。客户端必须设置正向代理服务器，当然前提是要知道正向代理服的 务器的 IP  地址，还有代理程序的端口。再比如下面的FQ：

反向代理
•反向代理（Reverse Proxy ）方式是指以代理服务器来接受 internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给 internet 上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器

反向代理隐藏了真实的服务端，当我们请求 www.baidu.com 的网址，就像拨打 10086 一样，背后可能有成千上万台服务器为我们服务，但具体是哪一台，你不知道，也不需要知道，你只需要知道反向代理服务器是谁就好了，www.baidu.com 就是我们的反向代理服务器，反向代理服务器会帮我们把请求转发到真实的服务器那里去。Nginx 就是性能非常好的反向代理服务器，用来做负载均衡。

九、 、Nginx 的 的 session  的一致性问题

http 协议是无状态的，即你连续访问某个网页 100 次和访问 1次对服务器来说是没有区别对待的，因为它记不住你。那么，在一些场合，确实需要服务器记住当前用户怎么办？比
如用户登录邮箱后，接下来要收邮件、写邮件，总不能每次操作都让用户输入用户名和密码吧，为了解决这个问题，session 的方案就被提了出来，事实上它并不是什么新技术，而且也不能脱离 http 协议以及任何现有的 web 技术session 的常见实现形式是会话 cookie（session cookie），即未设置过期时间的 cookie，这个 cookie 的默认生命周期为浏览器会
话期间，只要关闭浏览器窗口，cookie 就消失了。

9-1 、Session  共享
– 首先我们应该明白，为什么要实现共享，如果你的网站是存放在一个机器上，那么是不存在这个问题的，因为会话数据就在这台机器，但是如果你使用了负载均衡把请求分发到不同的机器呢？这个时候会话 id 在客户端是没有问题的，但是如果用户的两次请求到了两台不同的机器，而它的 session 数据可能存在其中一台机器，这个时候
就会出现取不到 session 数据的情况，于是 session 的共享就成了一个问题

9-2 、Session  一致性解决方案
– 1、session 复制
– tomcat 本身带有复制 session 的功能。
– 2、共享 session
– 需要专门管理 session 的软件， memcached 缓存服务，可以和 tomcat 整合，帮助 tomcat共享管理 session。

9-3 、安装 memcached
1. 安装 memcached 内存数据库
yum –y install memcached
可以用 telnet localhost 11211
2. web 服务器连接 memcached 的 jar 包拷贝到 tomcat 的 lib
3. 配置 tomcat 的 conf 目录下的 context.xml
<Manager
className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionMana
ger"
memcachedNodes="n1:192.168.17.9:11211"
sticky="true"
lockingMode="auto"
sessionBackupAsync="false"
requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
sessionBackupTimeout="1000"
transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kr
yo.KryoTranscoderFactory" />
配置 memcachedNodes 属性，配置 memcached 数据库的 ip 和端口，
默认 11211，多个的话用逗号隔开.
目的？让tomcat 服务器从memcached缓存里面拿session 或者是
放 session
4. 修改 index.jsp，取 sessionid 看一看
<%@ page language="java" contentType="text/html;
charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<html lang="en">
SessionID:<%=session.getId()%>
</br>
SessionIP:<%=request.getServerName()%>
</br>
<h1>tomcat1</h1>
</html>