C++后端开发必须彻底搞懂Nginx，从原理到实战(高级篇)
本文为 Nginx 实操高级篇。通过配置 Nginx 配置文件，实现正向代理、反向代理、负载均衡、Nginx 缓存、动静分离和高可用 Nginx 6种功能，并对 Nginx 的原理作进一步的解析。当需要使用 Nginx 配置文件时，参考本文实例即可，建议收藏。
1. 正向代理
??正向代理的代理对象是客户端。正向代理就是代理服务器替客户端去访问目标服务器。
1.1 实战一
实现效果：
在浏览器输入 www.google.com , 浏览器跳转到_www.google.com_ 。
具体配置：
server{
resolver 8.8.8.8;
listen 80;
location / {
proxy_pass http://$http_host$request_uri;
}
}在需要访问外网的客户端上执行以下一种操作即可：
1. 方法1（推荐）
export http_proxy=http://你的正向代理服务器地址：代理端口
2. 方法2
vim ~/.bashrc
export http_proxy=http://你的正向代理服务器地址：代理端口 2. 反向代理
??反向代理指代理后端服务器响应客户端请求的一个中介服务器，代理的对象是服务端。
2.1 实战一
实现效果：
在浏览器输入 www.abc.com , 从 nginx 服务器跳转到 linux 系统 tomcat 主页面。
具体配置：
server {
listen 80;
server_name 192.168.4.32; #监听地址
location / {
root html; #/html目录
proxy_pass http://127.0.0.1:8080; #请求转向
index index.html index.htm; #设置默认页
}
}2.2 实战二
实现效果：
根据在浏览器输入的路径不同，跳转到不同端口的服务中。
具体配置：
server {
listen 9000;
server_name 192.168.4.32; #监听地址
location ~ /example1/ {
proxy_pass http://127.0.0.1:5000;
}
location ~ /example2/ {
proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
}
}location 指令说明：
- ~ : 表示uri包含正则表达式，且区分大小写。
- ~* : 表示uri包含正则表达式，且不区分大小写。
- = : 表示uri不含正则表达式，要求严格匹配。
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3 负载均衡
3.1 实战一
实现效果：
在浏览器地址栏输入 http://192.168.4.32/example/a.html ，平均到 5000 和 8080 端口中，实现负载均衡效果。
具体配置：
upstream myserver {
server 192.167.4.32:5000;
server 192.168.4.32:8080;
}
server {
listen 80; #监听端口
server_name 192.168.4.32; #监听地址
location / {
root html; #html目录
index index.html index.htm; #设置默认页
proxy_pass http://myserver; #请求转向 myserver 定义的服务器列表
}
}nginx 分配服务器策略
- 轮询（默认）
按请求的时间顺序依次逐一分配，如果服务器down掉，能自动剔除。 - 权重
weight 越高，被分配的客户端越多，默认为 1。比如： upstream myserver { server 192.167.4.32:5000 weight=10; server 192.168.4.32:8080 weight=5; } 复制代码 - ip
按请求 ip 的 hash 值分配，每个访客固定访问一个后端服务器。比如： upstream myserver { ip_hash; server 192.167.4.32:5000; server 192.168.4.32:8080; } 复制代码 - fair
按后端服务器的响应时间来分配，响应时间短的优先分配到请求。比如： upstream myserver { fair; server 192.168.4.32:5000; server 192.168.4.32:8080; } 复制代码
4. Nginx 缓存
4.1 实战一
实现效果：
在3天内，通过浏览器地址栏访问 http://192.168.4.32/a.jpg ，不会从服务器抓取资源，3天后（过期）则从服务器重新下载。
具体配置：
# http 区域下添加缓存区配置
proxy_cache_path /tmp/nginx_proxy_cache levels=1 keys_zone=cache_one:512m inactive=60s max_size=1000m;
# server 区域下添加缓存配置
location ~ \.(gif|jpg|png|htm|html|css|js)(.*) {
proxy_pass http://192.168.4.32:5000；#如果没有缓存则转向请求
proxy_redirect off;
proxy_cache cache_one;
proxy_cache_valid 200 1h; #对不同的 HTTP 状态码设置不同的缓存时间
proxy_cache_valid 500 1d;
proxy_cache_valid any 1m;
expires 3d;
}expires 是给一个资源设定一个过期时间，通过 expires 参数设置，可以使浏览器缓存过期时间之前的内容，减少与服务器之间的请求和流量。也就是说无需去服务端验证，直接通过浏览器自身确认是否过期即可，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。
5. 动静分离
5.1 实战一
实现效果：
通过浏览器地址栏访问 www.abc.com/a.html ，访问静态资源服务器的静态资源内容。通过浏览器地址栏访问 www.abc.com/a.jsp ，访问动态资源服务器的动态资源内容。
具体配置：
upstream static {
server 192.167.4.31:80;
}
upstream dynamic {
server 192.167.4.32:8080;
}
server {
listen 80; #监听端口
server_name www.abc.com; 监听地址
# 拦截动态资源
location ~ .*\.(php|jsp)$ {
proxy_pass http://dynamic;
}
# 拦截静态资源
location ~ .*\.(jpg|png|htm|html|css|js)$ {
root /data/; #html目录
proxy_pass http://static;
autoindex on;; #自动打开文件列表
}
}6. 高可用
??一般情况下，通过 nginx 主服务器访问后台目标服务集群，当主服务器挂掉后，自动切换至备份服务器，此时由备份服务器充当主服务器的角色，访问后端目标服务器。
6.1 实战一
实现效果：
准备两台 nginx 服务器，通过浏览器地址栏访问虚拟 ip 地址，把主服务器的 nginx 停止，再次访问虚拟 ip 地址仍旧有效。
具体配置：
（1）在两台 nginx 服务器上安 keepalived。
keepalived 相当于一个路由，它通过一个脚本来检测当前服务器是否还活着，如果还活着则继续访问，否则就切换到另一台备份服务器。
# 安装 keepalived
yum install keepalived -y
# 检查版本
rpm -q -a keepalived
keepalived-1.3.5-16.el7.x86_64（2）修改主备服务器 /etc/keepalived/keepalivec.conf 配置文件（可直接替换），完成高可用主从配置。
keepalived 将 nginx 服务器绑定到一个虚拟 ip ， nginx 高可用集群对外统一暴露这个虚拟 ip，客户端都是通过访问这个虚拟 ip 来访问 nginx 服务器 。
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from_Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 192.168.4.32
smtp_connect_timeout 30
router_id LVS_DEVEL # 在 /etc/hosts 文件中配置，通过它能访问到我们的主机
}
vrrp_script_chk_http_port {
script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
interval 2 # 检测脚本执行的时间间隔
weight 2 # 权重每次加2
}
vrrp_instance VI_1 {
interface ens7f0 # 网卡，需根据情况修改
state MASTER # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP
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，备份机值较小
advert_int 1 # 每隔多长时间（默认1s）发送一次心跳，检测服务器是否还活着
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.1.100 # VRRP H 虚拟地址，可以绑定多个
}
}字段说明
- router_id： 在 /etc/hosts 文件中配置，通过它能访问到我们的主机。 127.0.0.1 localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4 ::1 localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6 127.0.0.1 LVS_DEVEL 复制代码
- interval： 设置脚本执行的间隔时间
- weight： 当脚本执行失败即 keepalived 或 nginx 挂掉时，权重增加的值（可为负数）。
- interface： 输入 ifconfig 命令查看当前的网卡名是什么。 ens7f0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.4.32 netmask 255.255.252.0 broadcast 192.168.7.255 inet6 fe80::e273:9c3c:e675:7c60 prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ... ... 复制代码
（3）在 /usr/local/src 目录下添加检测脚本 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（4）启动两台服务器的 nginx 和 keepalived。
# 启动 nginx
./nginx
# 启动 keepalived
systemctl start keepalived.service（5）查看虚拟 ip 地址 ip a 。把主服务器 192.168.4.32 nginx 和 keepalived停止，再访问虚拟 ip 查看高可用效果。
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6. 原理解析
??Nginx 启动之后，在 Linux 系统中有两个进程，一个为 master，一个为 worker。master 作为管理员不参与任何工作，只负责给多个 worker 分配不同的任务（worker 一般有多个）。
ps -ef |grep nginx
root 20473 1 0 2019 ? 00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx
nginx 4628 20473 0 Jan06 ? 00:00:00 nginx: worker process
nginx 4629 20473 0 Jan06 ? 00:00:00 nginx: worker processworker 是如何工作的？
客户端发送一个请求首先要经过 master，管理员收到请求后会将请求通知给 worker，多个 worker 以争抢的机制来抢夺任务，得到任务的 worker 会将请求经由 tomcat 等做请求转发、反向代理、访问数据库等（nginx 本身是不直接支持 java 的）。
一个 master 和多个 worker 的好处？
- 可以使用 nginx -s reload 进行热部署。
- 每个 worker 是独立的进程，如果其中一个 worker 出现问题，其它 worker 是独立运行的，会继续争抢任务，实现客户端的请求过程，而不会造成服务中断。
设置多少个 worker 合适？
Nginx 和 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，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，每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致，因此，worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的。
思考：
（1）发送一个请求，会占用 worker 几个连接数？
（2）有一个 master 和 4个 worker，每个 worker 支持的最大连接数为 1024，该系统支持的最大并发数是多少？
??恭喜！目前为止你已经掌握了 Nginx 6种功能的配置方式，并和我一起进一步探讨了 Nginx 的原理。最后两个面试中可能会问到的思考题，欢迎大家评论区积极讨论。如果本文对你有所帮助，点赞互相鼓励一下吧~