Nginx进阶篇【四】

六、Nginx负载均衡
- 6.1.负载均衡概述
- 6.2.负载均衡的原理及处理流程
- 6.3.负载均衡的作用
- 6.4.负载均衡常用的处理方式
- - - 6.4.1.方式一:用户手动选择
    - 6.4.2.方式二:DNS轮询方式
    - - 6.4.2.1.DNS
      - 6.4.2.2.为某一个域名添加的IP地址，用2台服务器来做负载均衡
      - 6.4.2.3.验证:
      - 6.4.2.4.DNS负载均衡存在的缺点
    - 6.4.3.方式三:四/七层负载均衡
- 6.5.Nginx七层负载均衡
- - 6.5.1.Nginx七层负载均衡的指令
  - - - upstream指令
      - server指令
  - 6.5.2.Nginx七层负载均衡的实现流程
  - - 6.5.2.1.服务端设置
    - 6.5.2.2.负载均衡器设置
    - 6.5.2.3.访问测试--刷新
  - 6.5.3.负载均衡状态
  - - - downn【 down表示当前的serve暂时不参与负载】
      - backup
      - max_conns
      - max_fails和fail_timeout
  - 6.5.4.负载均衡策略
  - - - 轮询
      - weight轮询【默认为1，weight越大，负载的权重就越大】
      - ip_hash
      - least_conn
      - url_hash
      - fair
  - 6.5.5.添加第三方模块【`nginx-upstream-fair` 】实现的负载均衡
  - - 6.5.5.1. 下载nginx-upstream-fair模块
    - 6.5.5.2. 将下载的文件上传到服务器并进行解压缩
    - 6.5.5.3. 重命名资源
    - 6.5.5.4. 使用./configure命令将资源添加到Nginx模块中
    - 6.5.5.5. 编译
    - 6.5.5.6. 更新Nginx
    - 6.5.5.7. 编译测试使用Nginx
  - 6.5.56.负载均衡案例
  - - 6.5.6.1.案例一：对所有请求实现一般轮询规则的负载均衡
    - 6.5.6.2.案例二：对所有请求实现加权轮询规则的负载均衡
    - 6.5.6.3.案例三：对特定资源实现负载均衡
    - 6.5.6.4.案例四：对不同域名实现负载均衡
    - 6.5.6.5.案例五：实现带有URL重写的负载均衡
- 6.6.Nginx四层负载均衡【 --with-stream 模块】
- - 6.6.1.添加 --with-stream 模块的支持
  - 6.6.2.Nginx四层负载均衡的指令
  - - - stream指令
      - upstream指令
- 6.7.四层负载均衡的案例
- - 6.7.1.需求分析
  - 6.7.2.实现步骤
  - 6.7.3.准备Redis服务器,在一条服务器上准备三个Redis，端口分别是6379,6378
  - - 6.7.3.1.下载redis的安装包，`redis-7.2.4.tar.gz`
    - 6.7.3.2.将安装包进行解压缩
    - 6.7.3.3.进入redis的安装包
    - 6.7.3.4.使用make和install进行编译和安装
    - 6.7.3.5.拷贝redis配置文件`redis.conf`到/usr/local/redis/redis01/bin目录中
    - 6.7.3.6.修改redis.conf配置文件
    - 6.7.3.7.将redis01复制一份为redis02
    - 6.7.3.8.将redis02文件文件夹中的redis.conf进行修改
    - 6.7.3.9.分别启动，即可获取两个Redis.并查看
    - 6.7.3.10.使用Nginx将请求分发到不同的Redis服务器上。
  - 6.7.4.准备Tomcat服务器.
  - - 6.7.4.1.下载tomcat的安装包，`apache-tomcat-8.5.98.tar.gz`
    - 6.7.4.2.将安装包进行解压缩
    - 6.7.4.3.进入tomcat的bin目录
    - 6.7.4.4.测试
  - 6.7.5.nginx.conf配置
  - 6.7.6.访问测试
七、Nginx缓存集成【ngx_http_proxy_module模块】
- 7.1.缓存的概念
- 7.2.Nginx的web缓存服务
- 7.3.Nginx缓存设置的相关指令
- - proxy_cache_path
  - proxy_cache
  - proxy_cache_key
  - proxy_cache_valid
  - proxy_cache_min_uses
  - proxy_cache_methods
- 7.4.Nginx缓存设置案例
- - 7.4.1.需求分析
  - 7.4.2.步骤实现
  - 7.4.3.应用服务器【131】的环境准备：启动tomcat并测试
  - 7.4.4.Nginx的环境准备【136服务器】完成Nginx反向代理配置
  - 7.4.5.缓存状态标记 ` $upstream_cache_status`
  - 7.4.6.添加Nginx缓存配置一
  - 7.4.7.添加Nginx缓存配置二
- 7.5.Nginx缓存的清除
- - 7.5.1.方式一:删除对应的缓存目录
  - 7.5.2.方式二:使用第三方扩展模块 ngx_cache_purge
  - - 7.5.2.1.下载ngx_cache_purge模块对应的资源包，并上传到服务器上。
    - 7.5.2.2.对资源文件进行解压缩
    - 7.5.2.3.修改文件夹名称，方便后期配置
    - 7.5.2.4.查询Nginx的配置参数
    - 7.5.2.5.进入Nginx的安装目录，使用./configure进行参数配置
    - 7.5.2.6.使用make进行编译
    - 7.5.2.7.将nginx安装目录的nginx二级制可执行文件备份
    - 7.5.2.8.将编译后的objs中的nginx拷贝到nginx的sbin目录下
    - 7.5.2.9.使用make进行升级
    - 7.5.2.10.在nginx配置文件中进行如下配置
    - 7.5.2.11.测试
- 7.6.Nginx设置资源不缓存
- - 7.6.1.proxy_no_cache
  - 7.6.2.配置实例
  - 7.6.3.proxy_cache_bypass
  - 7.6.4.配置实例
  - 7.6.5.$cookie_nocache、\$arg_nocache、\$arg_comment
  - 7.6.6.案例演示下:
  - 7.6.7.案例实现--设置不缓存资源的配置方案
  - 7.6.8.nginx_balance_cache.conf
endl

六、Nginx负载均衡

6.1.负载均衡概述

早期的网站流量和业务功能都比较简单，单台服务器足以满足基本的需求，但是随着互联网的发展，业务流量越来越大并且业务逻辑也跟着越来越复杂，单台服务器的性能及单点故障问题就凸显出来了，因此需要多台服务器进行性能的水平扩展及避免单点故障出现。那么如何将不同用户的请求流量分发到不同的服务器上呢？

在这里插入图片描述

6.2.负载均衡的原理及处理流程

系统的扩展可以分为纵向扩展和横向扩展。

纵向扩展是从单机的角度出发，通过增加系统的硬件处理能力来提升服务器的处理能力

横向扩展是通过添加机器来满足大型网站服务的处理能力。

在这里插入图片描述

这里面涉及到两个重要的角色分别是"应用集群"和"负载均衡器"。

应用集群：将同一应用部署到多台机器上，组成处理集群，接收负载均衡设备分发的请求，进行处理并返回响应的数据。

负载均衡器:将用户访问的请求根据对应的负载均衡算法，分发到集群中的一台服务器进行处理。

6.3.负载均衡的作用

解决服务器的高并发压力，提高应用程序的处理性能。
提供故障转移，实现高可用。
通过添加或减少服务器数量，增强网站的可扩展性。
在负载均衡器上进行过滤，可以提高系统的安全性。

6.4.负载均衡常用的处理方式

6.4.1.方式一:用户手动选择

这种方式比较原始，只要实现的方式就是在网站主页上面提供不同线路、不同服务器链接方式，让用户来选择自己访问的具体服务器，来实现负载均衡。

在这里插入图片描述

6.4.2.方式二:DNS轮询方式

6.4.2.1.DNS

域名系统（服务）协议（DNS）是一种分布式网络目录服务，主要用于域名与 IP 地址的相互转换。

大多域名注册商都支持对同一个主机名添加多条A记录，这就是DNS轮询，DNS服务器将解析请求按照A记录的顺序，随机分配到不同的IP上，这样就能完成简单的负载均衡。DNS轮询的成本非常低，在一些不重要的服务器，被经常使用。

在这里插入图片描述

6.4.2.2.为某一个域名添加的IP地址，用2台服务器来做负载均衡

在这里插入图片描述

6.4.2.3.验证:

ping www.自己的域名

ping www.baidu.com

清空本地的dns缓存

ipconfig/flushdns

在这里插入图片描述

6.4.2.4.DNS负载均衡存在的缺点

我们发现使用DNS来实现轮询，不需要投入过多的成本，虽然DNS轮询成本低廉，但是DNS负载均衡存在明显的缺点。

可靠性低

假设一个域名DNS轮询多台服务器，如果其中的一台服务器发生故障，那么所有的访问该服务器的请求将不会有所回应，即使你将该服务器的IP从DNS中去掉，但是由于各大宽带接入商将众多的DNS存放在缓存中，以节省访问时间，导致DNS不会实时更新。所以DNS轮流上一定程度上解决了负载均衡问题，但是却存在可靠性不高的缺点。

负载均衡不均衡

DNS负载均衡采用的是简单的轮询负载算法，不能区分服务器的差异，不能反映服务器的当前运行状态，不能做到为性能好的服务器多分配请求，另外本地计算机也会缓存已经解析的域名到IP地址的映射，这也会导致使用该DNS服务器的用户在一定时间内访问的是同一台Web服务器，从而引发Web服务器减的负载不均衡。

负载不均衡则会导致某几台服务器负荷很低，而另外几台服务器负荷确很高，处理请求的速度慢，配置高的服务器分配到的请求少，而配置低的服务器分配到的请求多。

6.4.3.方式三:四/七层负载均衡

OSI(open system interconnection),叫开放式系统互联模型，这个是由国际标准化组织ISO指定的一个不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构。该模型将网络通信的工作分为七层。

在这里插入图片描述

应用层：为应用程序提供网络服务。
表示层：对数据进行格式化、编码、加密、压缩等操作。
会话层：建立、维护、管理会话连接。
传输层：建立、维护、管理端到端的连接，常见的有TCP/UDP。
网络层：IP寻址和路由选择
数据链路层：控制网络层与物理层之间的通信。
物理层：比特流传输。

所谓四层负载均衡指的是OSI七层模型中的传输层，主要是基于IP+PORT的负载均衡

实现四层负载均衡的方式：
硬件：F5 BIG-IP、Radware等
软件：LVS、Nginx、Hayproxy等

所谓的七层负载均衡指的是在应用层，主要是基于虚拟的URL或主机IP的负载均衡

实现七层负载均衡的方式：
软件：Nginx、Hayproxy等

四层和七层负载均衡的区别

四层负载均衡数据包是在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则在最顶端进行分发，所以四层负载均衡的效率比七层负载均衡的要高。
四层负载均衡不识别域名，而七层负载均衡识别域名。

处理四层和七层负载以为其实还有二层、三层负载均衡，二层是在数据链路层基于mac地址来实现负载均衡，三层是在网络层一般采用虚拟IP地址的方式实现负载均衡。

实际环境采用的模式

四层负载(LVS)+七层负载(Nginx)

6.5.Nginx七层负载均衡

Nginx要实现七层负载均衡需要用到proxy_pass代理模块配置。Nginx默认安装支持这个模块，我们不需要再做任何处理。
Nginx的负载均衡是在Nginx的反向代理基础上把用户的请求根据指定的算法分发到一组【upstream虚拟服务池】。

6.5.1.Nginx七层负载均衡的指令

upstream指令

该指令是用来定义一组服务器，它们可以是监听不同端口的服务器，并且也可以是同时监听TCP和Unix socket的服务器。服务器可以指定不同的权重，默认为1。

语法	upstream name {…}
默认值	—
位置	http

在这里插入图片描述

server指令

该指令用来指定后端服务器的名称和一些参数，可以使用域名、IP、端口或者unix socket

语法	server name [paramerters]
默认值	—
`位置`	`upstream`

6.5.2.Nginx七层负载均衡的实现流程

在这里插入图片描述

6.5.2.1.服务端设置

server {
    listen   9001;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
    	return 200 '<h1>192.168.229.131:9001</h1>';
    }
}
server {
    listen   9002;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
    	return 200 '<h1>192.168.229.131:9002</h1>';
    }
}
server {
    listen   9003;
    server_name localhost;
    default_type text/html;
    location /{
    	return 200 '<h1>192.168.229.131:9003</h1>';
    }
}

在这里插入图片描述

6.5.2.2.负载均衡器设置

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9091;
	server 192.168.229.131:9092;
	server 192.168.229.131:9093;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

在这里插入图片描述

6.5.2.3.访问测试–刷新

http://192.168.229.136:8083/

6.5.3.负载均衡状态

代理服务器在负责均衡调度中的状态有以下几个：

状态	概述
down	当前的server暂时不参与负载均衡
backup	预留的备份服务器
max_fails	允许请求失败的次数
fail_timeout	经过max_fails失败后, 服务暂停时间
max_conns	限制最大的接收连接数

downn【 down表示当前的serve暂时不参与负载】

down:将该服务器标记为永久不可用，那么该代理服务器将不参与负载均衡。

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001 down;
	server 192.168.229.131:9002
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

该状态一般会对需要停机维护的服务器进行设置。

curl http://192.168.229.136:8083

在这里插入图片描述

backup

backup:将该服务器标记为备份服务器，当主服务器不可用时，将用来传递请求。

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001 down;
	server 192.168.229.131:9002 backup;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

在这里插入图片描述

此时需要将9093端口的访问禁止掉来模拟下唯一能对外提供访问的服务宕机以后，backup的备份服务器就要开始对外提供服务，此时为了测试验证，我们需要使用防火墙来进行拦截。

介绍一个工具firewall-cmd,该工具是Linux提供的专门用来操作firewall的。

查询防火墙中指定的端口是否开放

firewall-cmd --query-port=9001/tcp

如何开放一个指定的端口

firewall-cmd --permanent --add-port=9002/tcp

批量添加开发端口

firewall-cmd --permanent --add-port=9001-9003/tcp

如何移除一个指定的端口

firewall-cmd --permanent --remove-port=9003/tcp

重新加载

firewall-cmd --reload

其中

--permanent表示设置为持久

--add-port表示添加指定端口

--remove-port表示移除指定端口

max_conns

max_conns=number:用来设置代理服务器同时活动链接的最大数量，默认为0，表示不限制，使用该配置可以根据后端服务器处理请求的并发量来进行设置，防止后端服务器被压垮。

max_fails和fail_timeout

max_fails=number:设置允许请求代理服务器失败的次数，默认为1。

fail_timeout=time:设置经过max_fails失败后，服务暂停的时间，默认是10秒。

upstream backend{
	server 192.168.229.136:9001 down;
	server 192.168.229.136:9002 backup;
	server 192.168.229.136:9003 max_fails=3 fail_timeout=15;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

在这里插入图片描述

6.5.4.负载均衡策略

除了采用默认的分配方式以外，我们还能采用什么样的负载算法

Nginx的upstream支持如下六种方式的分配算法，分别是:

算法名称	说明
轮询	默认方式
weight	权重方式
ip_hash	依据ip分配方式
least_conn	依据最少连接方式
url_hash	依据URL分配方式
fair	依据响应时间方式

轮询

轮询是upstream模块负载均衡默认的策略。每个请求会按时间顺序逐个分配到不同的后端服务器。轮询不需要额外的配置。

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001 weight=1;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

weight轮询【默认为1，weight越大，负载的权重就越大】

weight=number:用来设置服务器的权重，默认为1，权重数据越大，被分配到请求的几率越大；
该权重值，主要是针对实际工作环境中不同的后端服务器硬件配置进行调整的，所有此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况。

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001 weight=10;
	server 192.168.229.131:9002 weight=5;
	server 192.168.229.131:9003 weight=3;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

ip_hash

当对后端的多台动态应用服务器做负载均衡时，ip_hash指令能够将某个客户端IP的请求通过哈希算法定位到同一台后端服务器上。
这样，当来自某一个IP的用户在后端Web服务器A上登录后，在访问该站点的其他URL，能保证其访问的还是后端web服务器A。

语法	ip_hash;
默认值	—
位置	upstream

upstream backend{
	ip_hash;
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

缺点：ip_hash指令无法保证后端服务器的负载均衡，可能导致有些后端服务器接收到的请求多，有些后端服务器接收的请求少，而且设置后端服务器权重等方法将不起作用。

在这里插入图片描述

least_conn

最少连接，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。

upstream backend{
	least_conn;
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

least_conn负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况。

在这里插入图片描述

url_hash

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，一旦缓存了资源，再此收到请求，就可以从缓存中读取。

upstream backend{
	hash &request_uri;
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

访问如下地址：

http://192.168.229.136:8083/a
http://192.168.229.136:8083/b
http://192.168.229.136:8083/c

在这里插入图片描述

fair

fair采用的不是内建负载均衡使用的轮换的均衡算法，而是可以根据页面大小、加载时间长短智能的进行负载均衡。如何使用第三方模块的fair负载均衡策略。

upstream backend{
	fair;
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

6.5.5.添加第三方模块【`nginx-upstream-fair` 】实现的负载均衡

但是如何直接使用会报错，因为fair属于第三方模块实现的负载均衡。需要添加nginx-upstream-fair,如何添加对应的模块:

6.5.5.1. 下载nginx-upstream-fair模块

下载地址为:
	https://github.com/gnosek/nginx-upstream-fair

在这里插入图片描述

6.5.5.2. 将下载的文件上传到服务器并进行解压缩

mkdir -p /nginx/module

cd /nginx/module

unzip nginx-upstream-fair-master.zip

6.5.5.3. 重命名资源

mv nginx-upstream-fair-master fair

在这里插入图片描述

6.5.5.4. 使用./configure命令将资源添加到Nginx模块中

./configure --add-module=/nginx/module/fair

./configure --prefix=/usr/local/nginx \
--sbin-path=/usr/local/nginx/sbin/nginx \
--modules-path=/usr/local/nginx/modules \
--conf-path=/usr/local/nginx/conf/nginx.conf \
--error-log-path=/usr/local/nginx/logs/error.log \
--http-log-path=/usr/local/nginx/logs/access.log \
--pid-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid \
--lock-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.lock \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_ssl_module \
--add-module=/nginx/module/fair

6.5.5.5. 编译

make

在这里插入图片描述

编译可能会出现如下错误，ngx_http_upstream_srv_conf_t结构中缺少default_port

在这里插入图片描述

解决方案:

在Nginx的源码中 src/http/ngx_http_upstream.h，找到ngx_http_upstream_srv_conf_s，在模块中添加添加default_port属性

# 搜索
find / -name ngx_http_upstream.h

in_port_t	   default_port

在这里插入图片描述

然后再进行make.

6.5.5.6. 更新Nginx

1 将sbin目录下的nginx进行备份

mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold

2 将安装目录下的objs中的nginx拷贝到sbin目录

cd objs
cp nginx /usr/local/nginx/sbin

3 更新Nginx

cd ../
make upgrade

在这里插入图片描述

6.5.5.7. 编译测试使用Nginx

在这里插入图片描述

6.5.56.负载均衡案例

6.5.6.1.案例一：对所有请求实现一般轮询规则的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

6.5.6.2.案例二：对所有请求实现加权轮询规则的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001 weight=7;
	server 192.168.229.131:9002 weight=5;
	server 192.168.229.131:9003 weight=3;
}
server {
	listen 8083;
	server_name localhost;
	location /{
		proxy_pass http://backend;
	}
}

6.5.6.3.案例三：对特定资源实现负载均衡

upstream videobackend{
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
}
upstream filebackend{
	server 192.168.229.131:9003;
	server 192.168.229.131:9004;
}
server {
	listen 8084;
	server_name localhost;
	location /video/ {
		proxy_pass http://videobackend;
	}
	location /file/ {
		proxy_pass http://filebackend;
	}
}

6.5.6.4.案例四：对不同域名实现负载均衡

upstream videobackend{
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
}
upstream filebackend{
	server 192.168.229.131:9003;
	server 192.168.229.131:9004;
}
server {
	listen	8085;
	server_name www.test.cn;
	location / {
		proxy_pass http://videobackend;
	}
}
server {
	listen	8086;
	server_name www.it.cn;
	location / {
		proxy_pass http://filebackend;
	}
}

6.5.6.5.案例五：实现带有URL重写的负载均衡

upstream backend{
	server 192.168.229.131:9001;
	server 192.168.229.131:9002;
	server 192.168.229.131:9003;
}
server {
	listen	80;
	server_name localhost;
	location /file/ {
		rewrite ^(/file/.*) /server/$1 last;
	}
	location / {
		proxy_pass http://backend;
	}
}

6.6.Nginx四层负载均衡【 --with-stream 模块】

Nginx在1.9之后，增加了一个stream模块，用来实现四层协议的转发、代理、负载均衡等。
stream模块的用法跟http的用法类似，允许我们配置一组TCP或者UDP等协议的监听，然后通过proxy_pass来转发我们的请求，通过upstream添加多个后端服务，实现负载均衡。

四层协议负载均衡的实现，一般都会用到LVS、HAProxy、F5等，要么很贵要么配置很麻烦，而Nginx的配置相对来说更简单，更能快速完成工作。

6.6.1.添加 --with-stream 模块的支持

Nginx默认是没有编译这个模块的，需要使用到stream模块，那么需要在编译的时候加上--with-stream。

完成添加--with-stream的实现步骤:

》将原有/usr/local/nginx/sbin/nginx进行备份
》拷贝nginx之前的配置信息
》在nginx的安装源码进行配置指定对应模块  ./configure --with-stream
》通过make模板进行编译
》将objs下面的nginx移动到/usr/local/nginx/sbin下
》在源码目录下执行  make upgrade进行升级，这个可以实现不停机添加新模块的功能

./configure --prefix=/usr/local/nginx \
--sbin-path=/usr/local/nginx/sbin/nginx \
--modules-path=/usr/local/nginx/modules \
--conf-path=/usr/local/nginx/conf/nginx.conf \
--error-log-path=/usr/local/nginx/logs/error.log \
--http-log-path=/usr/local/nginx/logs/access.log \
--pid-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid \
--lock-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.lock \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_ssl_module \
--with-stream \
--add-module=/nginx/module/fair

6.6.2.Nginx四层负载均衡的指令

stream指令

该指令提供在其中指定流服务器指令的配置文件上下文。和http指令同级。

语法	stream { … }
默认值	—
位置	main

upstream指令

该指令和http的upstream指令是类似的。

6.7.四层负载均衡的案例

6.7.1.需求分析

在这里插入图片描述

6.7.2.实现步骤

6.7.3.准备Redis服务器,在一条服务器上准备三个Redis，端口分别是6379,6378

6.7.3.1.下载redis的安装包，`redis-7.2.4.tar.gz`

redis官网：https://redis.io/download/

# 安装wget工具
yum -y install wget

# 创建自己的redis文件夹
mkdir -p /redis/core

cd /redis/core

# 自己复制的链接地址
wget https://download.redis.io/releases/redis-7.2.4.tar.gz

在这里插入图片描述

6.7.3.2.将安装包进行解压缩

tar -zxf redis-4.0.14.tar.gz

6.7.3.3.进入redis的安装包

cd /redis/core/redis-7.2.4

6.7.3.4.使用make和install进行编译和安装

make PREFIX=/usr/local/redis/redis01 install

6.7.3.5.拷贝redis配置文件`redis.conf`到/usr/local/redis/redis01/bin目录中

cp redis.conf	/usr/local/redis/redis01/bin

在这里插入图片描述

6.7.3.6.修改redis.conf配置文件

port  6379      #redis的端口
protected-mode no #需要远程连接，设置为no，取消保护模式
#bind 127.0.0.1 ::1 # 允许redis远程连接，必须注释掉(注释或者改为bind 0.0.0.0) 
daemonize yes   #后台启动redis设置为yes，开启守护进程模式
appendonly yes  #开启redis数据持久化

6.7.3.7.将redis01复制一份为redis02

cd /usr/local/redis
cp -r redis01 redis02

6.7.3.8.将redis02文件文件夹中的redis.conf进行修改

port  6378      #redis的端口
daemonize yes   #后台启动redis

6.7.3.9.分别启动，即可获取两个Redis.并查看

ps -ef | grep redis

在这里插入图片描述

6.7.3.10.使用Nginx将请求分发到不同的Redis服务器上。

stream {

        upstream redisbackend {
                server 192.168.229.131:6379;
                server 192.168.229.131:6378;
        }
        server {
                listen 81;
                proxy_pass redisbackend;
        }
}

在这里插入图片描述

6.7.4.准备Tomcat服务器.

Tomcat官网：https://tomcat.apache.org/download-80.cgi

6.7.4.1.下载tomcat的安装包，`apache-tomcat-8.5.98.tar.gz`

# 安装wget工具
yum -y install wget

# 创建自己的tomact文件夹
mkdir -p /tomact/core

cd /tomact/core

# 自己复制的链接地址
wget https://dlcdn.apache.org/tomcat/tomcat-8/v8.5.98/bin/apache-tomcat-8.5.98.tar.gz

在这里插入图片描述

6.7.4.2.将安装包进行解压缩

tar -zxf apache-tomcat-8.5.98.tar.gz

6.7.4.3.进入tomcat的bin目录

cd apache-tomcat-8.5.98/bin

./startup.sh

tomcat官网：https://tomcat.apache.org/download-80.cgi

Linux下安装jdk、tomcat：https://blog.csdn.net/qq_45740503/article/details/135609079?spm=1001.2014.3001.5502

在这里插入图片描述

6.7.4.4.测试

ps -ef | grep tomcat

在这里插入图片描述

6.7.5.nginx.conf配置

stream {
        upstream redisbackend {
                server 192.168.229.131:6379;
                server 192.168.229.131:6378;
        }
        upstream tomcatbackend {
        		server 192.168.229.131:8080;
        }
        server {
                listen  81;
                proxy_pass redisbackend;
        }
        server {
        		listen	82;
        		proxy_pass tomcatbackend;
        }
}

6.7.6.访问测试

在这里插入图片描述

七、Nginx缓存集成【ngx_http_proxy_module模块】

ngx_http_proxy_module模块：https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html

7.1.缓存的概念

缓存就是数据交换的缓冲区(称作:Cache),当用户要获取数据的时候，会先从缓存中去查询获取数据，如果缓存中有就会直接返回给用户，如果缓存中没有，则会发请求从服务器重新查询数据，将数据返回给用户的同时将数据放入缓存，下次用户就会直接从缓存中获取数据。

在这里插入图片描述

缓存其实在很多场景中都有用到，比如：

场景	作用
操作系统磁盘缓存	减少磁盘机械操作
数据库缓存	减少文件系统的IO操作
应用程序缓存	减少对数据库的查询
Web服务器缓存	减少对应用服务器请求次数
浏览器缓存	减少与后台的交互次数

缓存的优点

减少数据传输，节省网络流量，加快响应速度，提升用户体验；
减轻服务器压力；
提供服务端的高可用性；

缓存的缺点

数据的不一致
增加成本

在这里插入图片描述

Nginx作为web服务器，Nginx作为Web缓存服务器，它介于客户端和应用服务器之间，当用户通过浏览器访问一个URL时，web缓存服务器会去应用服务器获取要展示给用户的内容，将内容缓存到自己的服务器上，当下一次请求到来时，如果访问的是同一个URL，web缓存服务器就会直接将之前缓存的内容返回给客户端，而不是向应用服务器再次发送请求。
web缓存降低了应用服务器、数据库的负载，减少了网络延迟，提高了用户访问的响应速度，增强了用户的体验。

7.2.Nginx的web缓存服务

Nginx是从0.7.48版开始提供缓存功能。
Nginx是基于Proxy Store来实现的，其原理是把URL及相关组合当做Key，在使用MD5算法对Key进行哈希，得到硬盘上对应的哈希目录路径，从而将缓存内容保存在该目录中。
它可以支持任意URL连接，同时也支持404/301/302这样的非200状态码。
Nginx即可以支持对指定URL或者状态码设置过期时间，也可以使用purge命令来手动清除指定URL的缓存。

在这里插入图片描述

7.3.Nginx缓存设置的相关指令

Nginx的web缓存服务主要是使用ngx_http_proxy_module模块相关指令集来完成。

proxy_cache_path

该指定用于设置缓存文件的存放路径

语法	proxy_cache_path path [levels=number] keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time][max_size=size];
默认值	—
位置	http

path:缓存路径地址,如：

/usr/local/proxy_cache

levels: 指定该缓存空间对应的目录，最多可以设置3层，每层取值为1|2如 :

levels=1:2   缓存空间有两层目录，第一次是1个字母，第二次是2个字母
举例说明:
MD5[key]通过MD5加密以后的值为 7f138a09169b250e9dcb378140907378
levels=1:2   最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/8/37
levels=2:1:2 最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/78/3/07
levels=2:2:2 最终的存储路径为??/usr/local/proxy_cache/78/73/90

keys_zone:用来为这个缓存区设置名称和指定大小，如：

keys_zone=MD5:200m  缓存区的名称是MD5,大小为200M,1M大概能存储8000个keys

inactive:指定缓存的数据多次时间未被访问就将被删除，如：

inactive=1d  缓存数据在1天内没有被访问就会被删除

max_size:设置最大缓存空间，如果缓存空间存满，默认会覆盖缓存时间最长的资源，如:

max_size=20g

配置实例:

user www;
worker_processes  2;

events {
     accept_mutex on; #设置Nginx网络连接序列化，防止多个进程对连接的争抢
     multi_accept on; #设置Nginx的worker进程是否可以同时接收多个网络请求
     worker_connections 1024; # 设置Nginx单个worker进程最大的连接数
     use epoll; #设置Nginx使用的事件驱动模型，使用epoll函数来优化Ngin
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;
    tcp_nopush      on; # 主要是用来提升网络包的传输效率
    tcp_nodelay     on; # 提高网络包传输的实时性

    keepalive_timeout  65;

    proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=Test:200m inactive=1d max_size=20g;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }

}

在这里插入图片描述

proxy_cache

该指令用来开启或关闭代理缓存，如果是开启则自定使用哪个缓存区来进行缓存。

语法	proxy_cache zone_name\|off;
默认值	proxy_cache off;
位置	http、server、location

zone_name：指定使用缓存区的名称

proxy_cache_key

该指令用来设置web缓存的key值，Nginx会根据key值MD5哈希存缓存。

语法	proxy_cache_key key;
默认值	proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
位置	http、server、location

proxy_cache_valid

该指令用来对不同返回状态码的URL设置不同的缓存时间

语法	proxy_cache_valid [code …] time;
默认值	—
位置	http、server、location

如：

proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache_valid 404 1m;
为200和302的响应URL设置10分钟缓存，为404的响应URL设置1分钟缓存
proxy_cache_valid any 1m;
对所有响应状态码的URL都设置1分钟缓存

proxy_cache_min_uses

该指令用来设置资源被访问多少次后被缓存

语法	proxy_cache_min_uses number;
默认值	proxy_cache_min_uses 1;
位置	http、server、location

proxy_cache_methods

该指令用户设置缓存哪些HTTP方法

语法	proxy_cache_methods GET\|HEAD\|POST;
默认值	proxy_cache_methods GET HEAD;
位置	http、server、location

默认缓存HTTP的GET和HEAD方法，不缓存POST方法。

7.4.Nginx缓存设置案例

7.4.1.需求分析

在这里插入图片描述

7.4.2.步骤实现

7.4.3.应用服务器【131】的环境准备：启动tomcat并测试

（1）在192.168.229.131服务器上的tomcat的webapps下面添加一个js目录，并在js目录中添加一个jquery-3.7.1.js文件

（2）启动tomcat

（3）访问测试

jquery官网：https://jquery.com/download/

https://code.jquery.com/jquery-3.7.1.js

http://192.168.229.131:8080/js/jquery-3.7.1.js

在这里插入图片描述

7.4.4.Nginx的环境准备【136服务器】完成Nginx反向代理配置

http{
	upstream backend{
		server 192.168.229.131:8080;
	}
	server {
		listen       8080;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_pass http://backend/js/;
        }
	}
}

在这里插入图片描述

7.4.5.缓存状态标记 `$upstream_cache_status`

$upstream_cache_status包含以下几种状态：

MISS 未命中，请求被传送到后端
HIT 缓存命中
EXPIRED 缓存已经过期请求被传送到后端
UPDATING 正在更新缓存，将使用旧的应答
STALE 后端将得到过期的应答

7.4.6.添加Nginx缓存配置一

http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=Test:200m inactive=1d max_size=20g;
	upstream backend{
		server 192.168.229.131:8080;
	}
	server {
		listen       8080;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_cache Test;
            proxy_cache_key TestKey;
            proxy_cache_valid 200 5d;
            # 缓存状态标记
            add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
        	proxy_pass http://backend/js/;
        }
	}
}

在这里插入图片描述

7.4.7.添加Nginx缓存配置二

http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=Test:200m inactive=1d max_size=20g;
	upstream backend{
		server 192.168.229.131:8080;
	}
	server {
		listen       8080;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_cache Test;
            #proxy_cache_key TestKey;
            proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;#请求的协议 请求的主机 请求的路径
            proxy_cache_min_uses 5;# 访问超过5次才缓存
            proxy_cache_valid 200 5d;
            proxy_cache_valid 404 30s;
            proxy_cache_valid any 1m;
            # 缓存状态标记
            add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
        	proxy_pass http://backend/js/;
        }
	}
}

在这里插入图片描述

7.5.Nginx缓存的清除

7.5.1.方式一:删除对应的缓存目录

rm -rf /usr/local/nginx/proxy_cache/......

7.5.2.方式二:使用第三方扩展模块 ngx_cache_purge

7.5.2.1.下载ngx_cache_purge模块对应的资源包，并上传到服务器上。

cd /nginx/module

wget http://labs.frickle.com/files/ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

在这里插入图片描述

7.5.2.2.对资源文件进行解压缩

tar -zxf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

7.5.2.3.修改文件夹名称，方便后期配置

mv ngx_cache_purge-2.3 purge

在这里插入图片描述

7.5.2.4.查询Nginx的配置参数

nginx -V

7.5.2.5.进入Nginx的安装目录，使用./configure进行参数配置

./configure --add-module=/nginx/module/purge

./configure --prefix=/usr/local/nginx \
--sbin-path=/usr/local/nginx/sbin/nginx \
--modules-path=/usr/local/nginx/modules \
--conf-path=/usr/local/nginx/conf/nginx.conf \
--error-log-path=/usr/local/nginx/logs/error.log \
--http-log-path=/usr/local/nginx/logs/access.log \
--pid-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid \
--lock-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.lock \
--with-http_gzip_static_module \
--with-http_ssl_module \
--with-stream \
--add-module=/nginx/module/fair \
--add-module=/nginx/module/purge

在这里插入图片描述

7.5.2.6.使用make进行编译

make

在这里插入图片描述

7.5.2.7.将nginx安装目录的nginx二级制可执行文件备份

mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold

7.5.2.8.将编译后的objs中的nginx拷贝到nginx的sbin目录下

cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin

7.5.2.9.使用make进行升级

make upgrade

在这里插入图片描述

7.5.2.10.在nginx配置文件中进行如下配置

    proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=Test:200m inactive=1d max_size=20g;

    upstream backend {
        server 192.168.229.131:8080;
    }
    server {
        listen 8080;
        server_name localhost;
        location / {
                proxy_cache Test;
                proxy_cache_key TestKey;
                #proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;#请求的协议 请求的主机 请求的路径
                proxy_cache_valid 200 5d;
                proxy_cache_valid 404 30s;
                proxy_cache_valid any 1m;
                proxy_cache_min_uses 1;# 访问超过1次才缓存 
                # 缓存状态标记
                add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";

                proxy_pass http://backend/js/;
        }
        location ~ /purge(/.*) {
                proxy_cache_purge Test TestKey;
        }
    }

在这里插入图片描述

7.5.2.11.测试

http://192.168.229.136:8080/jquery-3.7.1.js

http://192.168.229.136:8080/purge/jquery-3.7.1.js

在这里插入图片描述

7.6.Nginx设置资源不缓存

思考一个问题就是不是所有的数据都适合进行缓存。
比如说对于一些经常发生变化的数据。
如果进行缓存的话，就很容易出现用户访问到的数据不是服务器真实的数据。
所以对于这些资源我们在缓存的过程中就需要进行过滤，不进行缓存。

7.6.1.proxy_no_cache

该指令是用来定义不将数据进行缓存的条件。

语法	proxy_no_cache string …;
默认值	—
位置	http、server、location

7.6.2.配置实例

proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

7.6.3.proxy_cache_bypass

该指令是用来设置不从缓存中获取数据的条件。

语法	proxy_cache_bypass string …;
默认值	—
位置	http、server、location

https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html#proxy_cache_bypass

7.6.4.配置实例

proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

上述两个指令都有一个指定的条件，这个条件可以是多个，并且多个条件中至少有一个不为空且不等于"0"，则条件满足成立。
上面给的配置实例是从官方网站获取的，里面使用到了三个变量，分别是$cookie_nocache、$arg_nocache、$arg_comment
在这里插入图片描述

7.6.5.$cookie_nocache、$arg_nocache、$arg_comment

这三个参数分别代表的含义是:

$cookie_nocache
指的是当前请求的cookie中键的名称为nocache对应的值
$arg_nocache和$arg_comment
指的是当前请求的参数中属性名为nocache和comment对应的属性值

7.6.6.案例演示下:

log_format params $cookie_nocache | $arg_nocache | $arg_comment；
server{
	listen	8081;
	server_name localhost;
	location /{
		access_log logs/access_params.log params;
		add_header Set-Cookie 'nocache=999';
		root html;
		index index.html;
	}
}

在这里插入图片描述

7.6.7.案例实现–设置不缓存资源的配置方案

server{
	listen	8080;
	server_name localhost;
	location / {
		if ($request_uri ~ /.*\.js$){
           set $nocache 1;
        }
		proxy_no_cache $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
        proxy_cache_bypass $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
	}
}

在这里插入图片描述

7.6.8.nginx_balance_cache.conf

user www;
worker_processes  2;

events {
     accept_mutex on; #设置Nginx网络连接序列化，防止多个进程对连接的争抢
     multi_accept on; #设置Nginx的worker进程是否可以同时接收多个网络请求
     worker_connections 1024; # 设置Nginx单个worker进程最大的连接数
     use epoll; #设置Nginx使用的事件驱动模型，使用epoll函数来优化Ngin
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;
    tcp_nopush      on; # 主要是用来提升网络包的传输效率
    tcp_nodelay     on; # 提高网络包传输的实时性

    keepalive_timeout  65;


    proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=Test:200m inactive=1d max_size=20g;

    log_format main $scheme$proxy_host$request_uri;
    log_format params $cookie_nocache | $arg_nocache | $arg_comment;

    upstream backend {
        server 192.168.229.131:8080;
    }

    server {
        listen 8081;
        server_name localhost;
        location / {
                add_header Set-Cookie 'nocache=999';
                access_log logs/access_params.log params;
                root html;
                index index.html;
        }
    }

    server {
        listen 8080;
        server_name localhost;
        location / {
                access_log logs/key.log main;

                proxy_cache Test;
                #proxy_cache_key TestKey;
    }

    server {
        listen 8081;
        server_name localhost;
        location / {
                add_header Set-Cookie 'nocache=999';
                access_log logs/access_params.log params;
                root html;
                index index.html;
        }
    }
   
    server {
        listen 8080;
        server_name localhost;
        location / {
                access_log logs/key.log main;

                proxy_cache Test;
                #proxy_cache_key TestKey;
                proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;#请求的协议 请求的主机 请求的路径
                proxy_cache_valid 200 5d;
                proxy_cache_valid 404 30s;
                proxy_cache_valid any 1m;
                proxy_cache_min_uses 1;# 访问超过1次才缓存

                if ($request_uri ~ /.*\.js$){
                        set $nocache 1;
                }
                proxy_no_cache $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
                proxy_cache_bypass $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment; 

                # 缓存状态标记
                add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";

                proxy_pass http://backend/js/;
        }
        location ~ /purge(/.*) {
                access_log logs/key.log main;

                proxy_cache_purge Test $scheme$proxy_host$request_uri;
        }
    }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }

}