nginx知识点详解：反向代理+负载均衡+动静分离+高可用集群

一、nginx基本概念

1. nginx是什么，做什么事情？

Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，特点是占有内存少，并发能力强。Nginx转为性能优化而开发，能经受高负载考验。支持热部署，启动容易，运行时间长。

2. 反向代理

正向代理：在客户端（浏览器）配置代理服务器，通过代理服务器进行互联网访问。

反向代理：客户端对代理无感知，客户端不需要任何配置即可访问服务器。客户端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。

3. 负载均衡

增加服务器的数量，将请求分发到各个服务器上，将原先请求集中到单个服务器上的情况改为将请求分发到多个服务器上，将附在分发到不同的服务器就是负载均衡。

负载均衡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，给用户良好的体验。

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掉了，能自动剔除。

2.weight（权重）：权重默认为1，权重越高被分配的客户端越多。

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。

fair方式：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。

4. 动静分离

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，加快网站的解析速度。

Nginx动静分离简单来说就是把动态跟静态请求分开，不能理解成只是单纯的把动态页面和静态页面物理分离，严格意义上说应该是动态请求跟静态请求分开，可以理解成使用Nginx处理静态页面，Tomcat处理动态页面。

动静分离从目前实现角度来讲大致分为2种：一种是纯粹把静态文件独立成单独的域名，放在独立的服务器上，也是目前主流推崇的方案，另外一种方法是动态跟静态文件混在一起发布，通过nginx分开。

通过location指定不同的后缀名实现不同的请求转发。通过expires参数设置，可以使浏览器缓存过期时间，减少与服务器之间的请求和流量。具体Expires定义：是给一个资源设定一个过期时间，也就是说无需去服务端验证，直接通过浏览器自身确定是否过期即可，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。（如果经常更新的文件不建议使用Expires来缓存），在这里设置3d，表示在这3天之内访问这个URL，发送一个请求，比对服务器该文件最后更新时间没有变化，则不会从服务器抓去，返回状态码304，如果有修改，则直接从服务器重新下载，返回状态码200。

二、nginx安装、常用命令和配置文件

1. 在linux系统中安装nginx

首先打开终端：

输入ifconfig看ens33中inet中的值，如果没有显示ip地址就用nmtui指令对ens33进行连接后再次尝试：

第1步：使用远程连接工具连接linux系统。

打开Xshell（Xshell好处：1.避免切进切出影响效率 2.复制粘贴不方便）填写主机名ip其余默认：

用户名是user，输入虚拟机上Linux密码即可登录：

第2步：下载nginx相关素材（依赖）

下载pcre、openssl和zlib：

下面一键安装：

sudo yum -y install gcc zlib zlib-devel pcre-devel openssl openssl-devel

通过下面的连接下载tar.gz文件，我下载的是1.24.0

Index of /download/ (nginx.org)

解压压缩文件：tar -xvf nginx-1.24.0.tar.gz

进入nginx文件：cd nginx-1.24.0/ 然后输入：./configure

编译安装：sudo make install

进入sbin：cd /usr/local/nginx/sbin 运行nginx：sudo ./nginx

下面这样是成功：

:q!是退出

访问端口80，但默认该端口是不开放的，因此要按照如下方法打开该端口：

查看防火墙：sudo firewall-cmd --list-all

开放80端口：sudo firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent

重启防火墙：sudo firewall-cmd --reload

开放端口后即可访问：

2. nginx常用命令

使用nginx操作命令前提条件：必须进入到nginx的目录里：

在[user@localhost ~] $或者\[user@localhost /\]$ 目录下：cd /usr/local/nginx/sbin

查看nginx的版本号：./nginx -v

启动nginx：./nginx

关闭nginx：sudo ./nginx -s stop

重新加载nginx（可以重新加载配置文件，使其生效）：sudo ./nginx -s reload

3. nginx配置文件

打开进入文件vi 文件名

1. nginx配置文件所在位置

/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

2. nginx配置文件的组成

由3部分组成

第1部分：全局块

主要设置一些影响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。

比如：worker_processes 1; 当worker_processes的值越大，可以支持的并发处理数量也就越多。

第2部分：events块

events块涉及的指令主要影响Nginx服务器与用户的网络连接，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。

worker_connection 1024；用户连接数，表示支持最大的连接数是多少。

第3部分：http块

3.1 http块

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。

3.2 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、但连接请求上限等。

3.3 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。

小块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

小块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。

listen 80; 表示nginx目前监听的端口是80端口。

server_name localhost表示主机名称。

location / {} 本地或者路径的意思，如果请求中带有一个斜杠就进行跳转。

三、nginx实现反向代理

3.1 反向代理准备工作

1.1 实现效果：打开浏览器，在浏览器地址栏输入地址www.123.com，跳转到linux系统的tomcat主页面中。

1.2 准备工作：

第1步：在linux系统安装tomcat，将tomcat安装文件放到linux系统中，解压sudo tar -xvf apache-tomcat-8.5.93.tar.gz，进入tomcat的bin目录中，./startup.sh启动tomcat服务器，使用默认端口8080。

第2步：对外开放访问的端口：

开放8080端口：firewall-cmd --add-port=8080/tcp --permanent

重启端口：firewall-cmd --reload

查看已开放的端口：firewall-cmd --list-all

第3步：访问，注意一定要用8080端口访问

3.2 反向代理实例一

第1步：在windows系统的host文件进行域名和ip对应关系的配置

c --- Windows --- System32 --- drivers --- etc --- HOSTS

添加下面内容在文件中：

192.168.182.130 www.123.com

完成后域名www.123.com即对应192.168.182.130。

在打开tomcat的前提下输入：www.123.com:8080可访问tomcat服务器：

第2步：在nginx进行请求转发的配置（反向代理配置）

usr --- local--- nginx--- conf--- nginx.conf 进入到配置文件，对下面内容进行修改：

修改完后保存输入:wq!

前面已将192.168.182.130:80与域名www.163.com进行关联，当用户访问www.163.com会跳转到http://127.0.0.1:8080。

因为之前tomcat的页面是在192.168.182.130:8080所以我改造了一下，替换为proxy_pass http://192.168.182.130:8080;记得要加分号哦！

3.3 反向代理实例二

实现目标：

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。

nginx监听端口为9001

访问 http://192.168.182.130:9001/edu/ 直接跳转到192.168.182.130:8080

访问 http://192.168.182.130:9001/web/ 直接跳转到192.168.182.130:8081

准备工作：

第1步：创建测试服务器

准备2个tomcat服务器，一个8080端口，一个8081端口。

首先要进入到usr/src目录。sudo mkdir tomcat8080，sudo mkdir tomcat8081，创建2个文件夹。

分别进入2个文件夹，放入压缩包（这里可能出现导入失败，是权限问题，sudo rz），然后解压文件sudo tar -xvf apache..按Tab自动补全，

找到tomcat目前正在执行的进程 ps -ef | grep tomcat，停用进程 kill -9 进程号，

分别进入两个文件夹的apache文件，然后进入bin文件夹，然后./startup.sh启动。

进入8081中apache的文件夹的conf文件夹中，输入vi server.xml进入配置文件，修改未在注释中的端口，防止端口冲突。输入:wq!进行保存，重新查看是否更改。

第2步：基础测试

首先要开放对外访问的端口号，9001，8080，8081，然后查看是否端口开放完毕。

查看开放的端口：sudo firewall-cmd --list-all。开放80端口：sudo firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent。重启防火墙：sudo firewall-cmd --reload。

然后分别进行测试，看是否能访问tomcat，出现下面界面代表成功【注意：要检查xml文件中是否有其它字符，例如鼠标滚轮滚动会造成添加其它字符，这些字符会导致服务器无法正常启动】！

创建测试页面：a.html，在其中写入代码：<h1>8080!!</h1>。创建测试目录：在tomcat8080的webapps下创建文件夹edu，在tomcat8081的webapps下创建文件夹web。将带有8080字样的a.html文件放入edu文件夹下；将带有8081字样的a.html文件放入web文件夹下。可以通过如下方式访问，也可以将ip更改为域名www.123.com进行访问：

第3步：反向代理

注意按下面规则进行配置：

首先要找到nginx配置文件，usr --- local --- nginx --- conf 然后vi nginx.conf进入配置，开始进行反向代理配置：

usr --- local --- nginx --- sbin 输入 sudo ./nginx -s stop关闭端口，sudo ./nginx开启端口。

~ /web/ 表示必须是：域名/web/ 才可以识别

四、nginx实现负载均衡

实现效果：浏览器地栏输入地址http://192.168.182.132/edu/a.html，负载均衡效果，平均8080和8081端口中。

准备工作：准备2台tomcat服务器，一台8080，一台8081。在两台tomcat里面的webapps目录中，创建名称为edu的文件夹，在edu文件夹中创建页面a.html，用于测试。

在8081中的webapps目录下创建edu文件夹（mkdir edu），然后放入a.html文件，文件里写8081，测试能否通过http://192.168.182.132:8081/edu/a.html来显示文字，若无则记得打开服务器。

在usr --- local --- nginx --- conf目录中vi nginx.conf进行配置：

重启服务器，进入conf --- nginx 先关闭服务器./nginx -s stop，再开启服务器./nginx。

输入http://192.168.182.132/edu/a.html进行测试，效果是8081和8080交替出现，请求会被平均分担到不同服务器。

五、实现动静分离

在根目录创建一个文件夹data，进入data文件夹，创建文件夹www和image，把a.html文件放入www文件夹，在image里放入一个图片01.jpg。

进入 usr--- local --- nginx --- conf 然后vi nginx.conf

进入usr --- local --- nginx--- sbin 先输入./nginx -s stop，然后 ./nginx重启服务器。

测试1：浏览器种输入地址http://192.168.182.132/image/会出现文件夹下的文件列表，autoindex.on是列出文件夹下的内容：

测试2：在浏览器地址栏输入地址http://192.168.182.132/www/a.html

测试3：http://192.168.182.132/image/01.jpg

六、nginx配置高可用集群

现在存在的问题是：当nginx宕机后外部浏览器无法访问客户端

高可用：当nginx宕机后系统仍旧可以正常访问。

可以配置多个nginx，一台主服务器MASTER，一台备份服务器BACKUP.。当主服务器宕机可以切换到备份服务器。需要设置一个虚拟ip进行访问。

准备：需要两台nginx服务器，需要keepalived，需要虚拟ip。

需要2台服务器，比如：192.168.182.132， 192.168.182.133。然后在另外一台服务器上也安装nginx。
在2台服务器安装keepalived。可以使用yum命令进行安装。在usr目录下输入：yum install keepalived -y。在usr目录下输入rpm -q -a keepalived可以看到软件是否被下载。
在usr --- etc --- keepalived目录下有keepalived.conf文件，可以拖到本地进行编辑，要讲内容替换为下面新的内容：输入vi keepalived.conf即可进入文件。配置文件如下：

global_defs全局定义。router_id写我们的服务器的名字，通过router_id可以访问我们服务器，进入usr --- local --- nginx --- sbin --- etc输入vi hosts：

vrrp_script chk_http_port是检测脚本和权重参数，script后写脚本的路径，如果脚本成立执行下面的操作。weight -20表示减少20服务器权重。

vrrp_instance VI_1是虚拟Ip的配置，state是状态，主服务器MASTER，备份服务器是BACKUP，interface填写网卡，priority是优先级，advert_int表示间隔多久时间发送一个心跳，authentication写的是权限校验的方式，auth_type PASS是密码方式，auth_pass 1111是密码，virtual_address是虚拟地址，客户端请求访问的地址。

下面是脚本文件，第4行填写的是nginx启动的路径，将脚本文件放在usr --- local --- src下：

配置从服务器，要更改interface，state，priority等信息。脚本信息不变：

七、nginx原理

master worker，只有1个master可以有多个worker，

worker采用争抢的机制进行工作。

一个master和多个woker的好处：1、可以使用nginx -s reload热部署，利用nginx进行热部署操作。2、每个worker是独立的进程，如果其中有一个woker出现问题，其它woker会继续进行争抢，实现请求过程，不会造成服务中断。
worker数和服务器的cpu数是相等的最为适宜。
发送请求的时候，每个worker占用2个或4个请求。