引言
早期的業(yè)務(wù)都是基于單體節(jié)點(diǎn)部署,由于前期訪問流量不大,因此單體結(jié)構(gòu)也可滿足需求,但隨著業(yè)務(wù)增長(zhǎng),流量也越來越大,那么最終單臺(tái)服務(wù)器受到的訪問壓力也會(huì)逐步增高。時(shí)間一長(zhǎng),單臺(tái)服務(wù)器性能無法跟上業(yè)務(wù)增長(zhǎng),就會(huì)造成線上頻繁宕機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生,最終導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓無法繼續(xù)處理用戶的請(qǐng)求。
從上面的描述中,主要存在兩個(gè)問題:①單體結(jié)構(gòu)的部署方式無法承載日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)流量。②當(dāng)后端節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后,整個(gè)系統(tǒng)會(huì)陷入癱瘓,導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目不可用。
因此在這種背景下,引入負(fù)載均衡技術(shù)可帶來的收益:
系統(tǒng)的高可用:當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后可以迅速將流量轉(zhuǎn)移至其他節(jié)點(diǎn)。
系統(tǒng)的高性能:多臺(tái)服務(wù)器共同對(duì)外提供服務(wù),為整個(gè)系統(tǒng)提供了更高規(guī)模的吞吐。
系統(tǒng)的拓展性:當(dāng)業(yè)務(wù)再次出現(xiàn)增長(zhǎng)或萎靡時(shí),可再加入/減少節(jié)點(diǎn),靈活伸縮。
OK~,既然引入負(fù)載均衡技術(shù)可給我們帶來如此巨大的好處,那么又有那些方案可供選擇呢?主要有兩種負(fù)載方案,「硬件層面與軟件層面」,比較常用的硬件負(fù)載器有A10、F5等,但這些機(jī)器動(dòng)輒大幾萬乃至幾十萬的成本,因此一般大型企業(yè)會(huì)采用該方案,如銀行、國(guó)企、央企等。而成本有限,但依舊想做負(fù)載均衡的項(xiàng)目,那么可在軟件層面實(shí)現(xiàn),如典型的Nginx等,軟件層的負(fù)載也是本文的重點(diǎn),畢竟Boss們的準(zhǔn)則之一就是:「能靠技術(shù)實(shí)現(xiàn)的就盡量不花錢。」
一、性能怪獸-Nginx概念深入淺出
Nginx是目前負(fù)載均衡技術(shù)中的主流方案,幾乎絕大部分項(xiàng)目都會(huì)使用它,Nginx是一個(gè)輕量級(jí)的高性能HTTP反向代理服務(wù)器,同時(shí)它也是一個(gè)通用類型的代理服務(wù)器,支持絕大部分協(xié)議,如TCP、UDP、SMTP、HTTPS等。Nginx與Redis相同,都是基于多路復(fù)用模型構(gòu)建出的產(chǎn)物,因此它與Redis同樣具備「資源占用少、并發(fā)支持高」的特點(diǎn),在理論上單節(jié)點(diǎn)的Nginx同時(shí)支持5W并發(fā)連接,而實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中,硬件基礎(chǔ)到位再結(jié)合簡(jiǎn)單調(diào)優(yōu)后確實(shí)能達(dá)到該數(shù)值。
先來看看Nginx引入前后,客戶端請(qǐng)求處理流程的對(duì)比:
原本客戶端是直接請(qǐng)求目標(biāo)服務(wù)器,由目標(biāo)服務(wù)器直接完成請(qǐng)求處理工作,但加入Nginx后,所有的請(qǐng)求會(huì)先經(jīng)過Nginx,再由其進(jìn)行分發(fā)到具體的服務(wù)器處理,處理完成后再返回Nginx,最后由Nginx將最終的響應(yīng)結(jié)果返回給客戶端。
了解了Nginx的基本概念后,再來快速搭建一下環(huán)境,以及了解一些Nginx的高級(jí)特性,如動(dòng)靜分離、資源壓縮、緩存配置、IP黑名單、高可用保障等。
二、Nginx環(huán)境搭建
1首先創(chuàng)建Nginx的目錄并進(jìn)入:
[root@localhost]#mkdir/soft&&mkdir/soft/nginx/ [root@localhost]#cd/soft/nginx/
2下載Nginx的安裝包,可以通過FTP工具上傳離線環(huán)境包,也可通過wget命令在線獲取安裝包:
[root@localhost]#wgethttps://nginx.org/download/nginx-1.21.6.tar.gz
沒有wget命令的可通過yum命令安裝:
[root@localhost]#yum-yinstallwget
3解壓Nginx的壓縮包:
[root@localhost]#tar-xvzfnginx-1.21.6.tar.gz
4下載并安裝Nginx所需的依賴庫和包:
[root@localhost]#yuminstall--downloadonly--downloaddir=/soft/nginx/gcc-c++ [root@localhost]#yuminstall--downloadonly--downloaddir=/soft/nginx/pcrepcre-devel4 [root@localhost]#yuminstall--downloadonly--downloaddir=/soft/nginx/zlibzlib-devel [root@localhost]#yuminstall--downloadonly--downloaddir=/soft/nginx/opensslopenssl-devel
也可以通過yum命令一鍵下載(推薦上面哪種方式):
[root@localhost]#yum-yinstallgcczlibzlib-develpcre-developensslopenssl-devel
執(zhí)行完成后,然后ls查看目錄文件,會(huì)看一大堆依賴:
緊接著通過rpm命令依次將依賴包一個(gè)個(gè)構(gòu)建,或者通過如下指令一鍵安裝所有依賴包:
[root@localhost]#rpm-ivh--nodeps*.rpm
5進(jìn)入解壓后的nginx目錄,然后執(zhí)行Nginx的配置腳本,為后續(xù)的安裝提前配置好環(huán)境,默認(rèn)位于/usr/local/nginx/目錄下(可自定義目錄):
[root@localhost]#cdnginx-1.21.6 [root@localhost]#./configure--prefix=/soft/nginx/
6編譯并安裝Nginx:
[root@localhost]#make&&makeinstall
7最后回到前面的/soft/nginx/目錄,輸入ls即可看見安裝nginx完成后生成的文件。
8修改安裝后生成的conf目錄下的nginx.conf配置文件:
[root@localhost]#viconf/nginx.conf 修改端口號(hào):listen 80; 修改IP地址:server_name 你當(dāng)前機(jī)器的本地IP(線上配置域名);
9制定配置文件并啟動(dòng)Nginx:
[root@localhost]#sbin/nginx-cconf/nginx.conf [root@localhost]#psaux|grepnginx
Nginx其他操作命令:
sbin/nginx-t-cconf/nginx.conf#檢測(cè)配置文件是否正常 sbin/nginx-sreload-cconf/nginx.conf#修改配置后平滑重啟 sbin/nginx-squit#優(yōu)雅關(guān)閉Nginx,會(huì)在執(zhí)行完當(dāng)前的任務(wù)后再退出 sbin/nginx-sstop#強(qiáng)制終止Nginx,不管當(dāng)前是否有任務(wù)在執(zhí)行
10開放80端口,并更新防火墻:
[root@localhost]#firewall-cmd--zone=public--add-port=80/tcp--permanent [root@localhost]#firewall-cmd--reload [root@localhost]#firewall-cmd--zone=public--list-ports
11在Windows/Mac的瀏覽器中,直接輸入剛剛配置的IP地址訪問Nginx:
最終看到如上的Nginx歡迎界面,代表Nginx安裝完成。
三、Nginx反向代理-負(fù)載均衡
首先通過SpringBoot+Freemarker快速搭建一個(gè)WEB項(xiàng)目:springboot-web-nginx,然后在該項(xiàng)目中,創(chuàng)建一個(gè)IndexNginxController.java文件,邏輯如下:
@Controller publicclassIndexNginxController{ @Value("${server.port}") privateStringport; @RequestMapping("/") publicModelAndViewindex(){ ModelAndViewmodel=newModelAndView(); model.addObject("port",port); model.setViewName("index"); returnmodel; } }
在該Controller類中,存在一個(gè)成員變量:port,它的值即是從application.properties配置文件中獲取server.port值。當(dāng)出現(xiàn)訪問/資源的請(qǐng)求時(shí),跳轉(zhuǎn)前端index頁面,并將該值攜帶返回。
前端的index.ftl文件代碼如下:
Nginx演示頁面 歡迎來到熊貓高級(jí)會(huì)所,我是竹子${port}號(hào)!
從上可以看出其邏輯并不復(fù)雜,僅是從響應(yīng)中獲取了port輸出。
OK~,前提工作準(zhǔn)備就緒后,再簡(jiǎn)單修改一下nginx.conf的配置即可:
upstreamnginx_boot{ #30s內(nèi)檢查心跳發(fā)送兩次包,未回復(fù)就代表該機(jī)器宕機(jī),請(qǐng)求分發(fā)權(quán)重比為1:2 server192.168.0.000:8080weight=100max_fails=2fail_timeout=30s; server192.168.0.000:8090weight=200max_fails=2fail_timeout=30s; #這里的IP請(qǐng)配置成你WEB服務(wù)所在的機(jī)器IP } server{ location/{ roothtml; #配置一下index的地址,最后加上index.ftl。 indexindex.htmlindex.htmindex.jspindex.ftl; proxy_set_headerHost$host; proxy_set_headerX-Real-IP$remote_addr; proxy_set_headerX-Forwarded-For$proxy_add_x_forwarded_for; #請(qǐng)求交給名為nginx_boot的upstream上 proxy_passhttp://nginx_boot; } }
至此,所有的前提工作準(zhǔn)備就緒,緊接著再啟動(dòng)Nginx,然后再啟動(dòng)兩個(gè)web服務(wù),第一個(gè)WEB服務(wù)啟動(dòng)時(shí),在application.properties配置文件中,將端口號(hào)改為8080,第二個(gè)WEB服務(wù)啟動(dòng)時(shí),將其端口號(hào)改為8090。
最終來看看效果:
負(fù)載均衡效果-動(dòng)圖演示
因?yàn)榕渲昧苏?qǐng)求分發(fā)的權(quán)重,8080、8090的權(quán)重比為2:1,因此請(qǐng)求會(huì)根據(jù)權(quán)重比均攤到每臺(tái)機(jī)器,也就是8080一次、8090兩次、8080一次......
Nginx請(qǐng)求分發(fā)原理
客戶端發(fā)出的請(qǐng)求192.168.12.129最終會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椋篽ttp://192.168.12.129:80/,然后再向目標(biāo)IP發(fā)起請(qǐng)求,流程如下:
請(qǐng)求分發(fā)原理
由于Nginx監(jiān)聽了192.168.12.129的80端口,所以最終該請(qǐng)求會(huì)找到Nginx進(jìn)程;
Nginx首先會(huì)根據(jù)配置的location規(guī)則進(jìn)行匹配,根據(jù)客戶端的請(qǐng)求路徑/,會(huì)定位到location /{}規(guī)則;
然后根據(jù)該location中配置的proxy_pass會(huì)再找到名為nginx_boot的upstream;
最后根據(jù)upstream中的配置信息,將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到運(yùn)行WEB服務(wù)的機(jī)器處理,由于配置了多個(gè)WEB服務(wù),且配置了權(quán)重值,因此Nginx會(huì)依次根據(jù)權(quán)重比分發(fā)請(qǐng)求。
四、Nginx動(dòng)靜分離
動(dòng)靜分離應(yīng)該是聽的次數(shù)較多的性能優(yōu)化方案,那先思考一個(gè)問題:「為什么需要做動(dòng)靜分離呢?它帶來的好處是什么?」其實(shí)這個(gè)問題也并不難回答,當(dāng)你搞懂了網(wǎng)站的本質(zhì)后,自然就理解了動(dòng)靜分離的重要性。先來以淘寶為例分析看看:
淘寶首頁
當(dāng)瀏覽器輸入www.taobao.com訪問淘寶首頁時(shí),打開開發(fā)者調(diào)試工具可以很明顯的看到,首頁加載會(huì)出現(xiàn)100+的請(qǐng)求數(shù),而正常項(xiàng)目開發(fā)時(shí),靜態(tài)資源一般會(huì)放入到resources/static/目錄下:
IDEA 工程結(jié)構(gòu)
在項(xiàng)目上線部署時(shí),這些靜態(tài)資源會(huì)一起打成包,那此時(shí)思考一個(gè)問題:「假設(shè)淘寶也是這樣干的,那么首頁加載時(shí)的請(qǐng)求最終會(huì)去到哪兒被處理?」答案毋庸置疑,首頁100+的所有請(qǐng)求都會(huì)來到部署WEB服務(wù)的機(jī)器處理,那則代表著一個(gè)客戶端請(qǐng)求淘寶首頁,就會(huì)對(duì)后端服務(wù)器造成100+的并發(fā)請(qǐng)求。毫無疑問,這對(duì)于后端服務(wù)器的壓力是尤為巨大的。
但此時(shí)不妨分析看看,首頁100+的請(qǐng)求中,是不是至少有60+是屬于*.js、*.css、*.html、*.jpg.....這類靜態(tài)資源的請(qǐng)求呢?答案是Yes。
既然有這么多請(qǐng)求屬于靜態(tài)的,這些資源大概率情況下,長(zhǎng)時(shí)間也不會(huì)出現(xiàn)變動(dòng),那為何還要讓這些請(qǐng)求到后端再處理呢?能不能在此之前就提前處理掉?當(dāng)然OK,因此經(jīng)過分析之后能夠明確一點(diǎn):「做了動(dòng)靜分離之后,至少能夠讓后端服務(wù)減少一半以上的并發(fā)量?!?/strong>到此時(shí)大家應(yīng)該明白了動(dòng)靜分離能夠帶來的性能收益究竟有多大。
OK~,搞清楚動(dòng)靜分離的必要性之后,如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜分離呢?其實(shí)非常簡(jiǎn)單,實(shí)戰(zhàn)看看。
①先在部署Nginx的機(jī)器,Nginx目錄下創(chuàng)建一個(gè)目錄static_resources:
mkdirstatic_resources
②將項(xiàng)目中所有的靜態(tài)資源全部拷貝到該目錄下,而后將項(xiàng)目中的靜態(tài)資源移除重新打包。
③稍微修改一下nginx.conf的配置,增加一條location匹配規(guī)則:
location~.*.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){ root/soft/nginx/static_resources; expires7d; }
然后照常啟動(dòng)nginx和移除了靜態(tài)資源的WEB服務(wù),你會(huì)發(fā)現(xiàn)原本的樣式、js效果、圖片等依舊有效,如下:
其中static目錄下的nginx_style.css文件已被移除,但效果依舊存在(綠色字體+藍(lán)色大邊框):
移除后效果動(dòng)圖
最后解讀一下那條location規(guī)則:location ~ .*.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css)~代表匹配時(shí)區(qū)分大小寫.*代表任意字符都可以出現(xiàn)零次或多次,即資源名不限制.代表匹配后綴分隔符.(html|...|css)代表匹配括號(hào)里所有靜態(tài)資源類型 綜上所述,簡(jiǎn)單一句話概述:「該配置表示匹配以.html~.css為后綴的所有資源請(qǐng)求。」
最后提一嘴,也可以將靜態(tài)資源上傳到文件服務(wù)器中,然后location中配置一個(gè)新的upstream指向。
五、Nginx資源壓縮
建立在動(dòng)靜分離的基礎(chǔ)之上,如果一個(gè)靜態(tài)資源的Size越小,那么自然傳輸速度會(huì)更快,同時(shí)也會(huì)更節(jié)省帶寬,因此我們?cè)诓渴痦?xiàng)目時(shí),也可以通過Nginx對(duì)于靜態(tài)資源實(shí)現(xiàn)壓縮傳輸,一方面可以節(jié)省帶寬資源,第二方面也可以加快響應(yīng)速度并提升系統(tǒng)整體吞吐。
在Nginx也提供了三個(gè)支持資源壓縮的模塊ngx_http_gzip_module、ngx_http_gzip_static_module、ngx_http_gunzip_module,其中ngx_http_gzip_module屬于內(nèi)置模塊,代表著可以直接使用該模塊下的一些壓縮指令,后續(xù)的資源壓縮操作都基于該模塊,先來看看壓縮配置的一些參數(shù)/指令:
參數(shù)項(xiàng) | 釋義 | 參數(shù)值 |
---|---|---|
gzip | 開啟或關(guān)閉壓縮機(jī)制 | on/off; |
gzip_types | 根據(jù)文件類型選擇性開啟壓縮機(jī)制 | image/png、text/css... |
gzip_comp_level | 用于設(shè)置壓縮級(jí)別,級(jí)別越高越耗時(shí) | 1~9(越高壓縮效果越好) |
gzip_vary | 設(shè)置是否攜帶Vary:Accept-Encoding頭域的響應(yīng)頭部 | on/off; |
gzip_buffers | 設(shè)置處理壓縮請(qǐng)求的緩沖區(qū)數(shù)量和大小 | 數(shù)量 大小,如16 8k; |
gzip_disable | 針對(duì)不同客戶端的請(qǐng)求來設(shè)置是否開啟壓縮 | 如.*Chrome.*; |
gzip_http_version | 指定壓縮響應(yīng)所需要的最低HTTP請(qǐng)求版本 | 如1.1; |
gzip_min_length | 設(shè)置觸發(fā)壓縮的文件最低大小 | 如512k; |
gzip_proxied | 對(duì)于后端服務(wù)器的響應(yīng)結(jié)果是否開啟壓縮 | off、expired、no-cache... |
了解了Nginx中的基本壓縮配置后,接下來可以在Nginx中簡(jiǎn)單配置一下:
http{ #開啟壓縮機(jī)制 gzipon; #指定會(huì)被壓縮的文件類型(也可自己配置其他類型) gzip_typestext/plainapplication/javascripttext/cssapplication/xmltext/javascriptimage/jpegimage/gifimage/png; #設(shè)置壓縮級(jí)別,越高資源消耗越大,但壓縮效果越好 gzip_comp_level5; #在頭部中添加Vary:Accept-Encoding(建議開啟) gzip_varyon; #處理壓縮請(qǐng)求的緩沖區(qū)數(shù)量和大小 gzip_buffers168k; #對(duì)于不支持壓縮功能的客戶端請(qǐng)求不開啟壓縮機(jī)制 gzip_disable"MSIE[1-6].";#低版本的IE瀏覽器不支持壓縮 #設(shè)置壓縮響應(yīng)所支持的HTTP最低版本 gzip_http_version1.1; #設(shè)置觸發(fā)壓縮的最小閾值 gzip_min_length2k; #關(guān)閉對(duì)后端服務(wù)器的響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行壓縮 gzip_proxiedoff; }
在上述的壓縮配置中,最后一個(gè)gzip_proxied選項(xiàng),可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況決定,總共存在多種選項(xiàng):
off:關(guān)閉Nginx對(duì)后臺(tái)服務(wù)器的響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行壓縮。
expired:如果響應(yīng)頭中包含Expires信息,則開啟壓縮。
no-cache:如果響應(yīng)頭中包含Cache-Control:no-cache信息,則開啟壓縮。
no-store:如果響應(yīng)頭中包含Cache-Control:no-store信息,則開啟壓縮。
private:如果響應(yīng)頭中包含Cache-Control:private信息,則開啟壓縮。
no_last_modified:如果響應(yīng)頭中不包含Last-Modified信息,則開啟壓縮。
no_etag:如果響應(yīng)頭中不包含ETag信息,則開啟壓縮。
auth:如果響應(yīng)頭中包含Authorization信息,則開啟壓縮。
any:無條件對(duì)后端的響應(yīng)結(jié)果開啟壓縮機(jī)制。
OK~,簡(jiǎn)單修改好了Nginx的壓縮配置后,可以在原本的index頁面中引入一個(gè)http://wenjunhu.com/images/chaijie_default.png文件:
分別來對(duì)比下壓縮前后的區(qū)別:
從圖中可以很明顯看出,未開啟壓縮機(jī)制前訪問時(shí),js文件的原始大小為230K,當(dāng)配置好壓縮后再重啟Nginx,會(huì)發(fā)現(xiàn)文件大小從230KB→69KB,效果立竿見影!
注意點(diǎn):①對(duì)于圖片、視頻類型的數(shù)據(jù),會(huì)默認(rèn)開啟壓縮機(jī)制,因此一般無需再次開啟壓縮。②對(duì)于.js文件而言,需要指定壓縮類型為application/javascript,而并非text/javascript、application/x-javascript。
六、Nginx緩沖區(qū)
先來思考一個(gè)問題,接入Nginx的項(xiàng)目一般請(qǐng)求流程為:“客戶端→Nginx→服務(wù)端”,在這個(gè)過程中存在兩個(gè)連接:“客戶端→Nginx、Nginx→服務(wù)端”,那么兩個(gè)不同的連接速度不一致,就會(huì)影響用戶的體驗(yàn)(比如瀏覽器的加載速度跟不上服務(wù)端的響應(yīng)速度)。其實(shí)也就類似電腦的內(nèi)存跟不上CPU速度,所以對(duì)于用戶造成的體驗(yàn)感極差,因此在CPU設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)加入三級(jí)高速緩沖區(qū),用于緩解CPU和內(nèi)存速率不一致的矛盾。在Nginx也同樣存在緩沖區(qū)的機(jī)制,主要目的就在于:「用來解決兩個(gè)連接之間速度不匹配造成的問題」,有了緩沖后,Nginx代理可暫存后端的響應(yīng),然后按需供給數(shù)據(jù)給客戶端。先來看看一些關(guān)于緩沖區(qū)的配置項(xiàng):
proxy_buffering:是否啟用緩沖機(jī)制,默認(rèn)為on關(guān)閉狀態(tài)。
client_body_buffer_size:設(shè)置緩沖客戶端請(qǐng)求數(shù)據(jù)的內(nèi)存大小。
proxy_buffers:為每個(gè)請(qǐng)求/連接設(shè)置緩沖區(qū)的數(shù)量和大小,默認(rèn)4 4k/8k。
proxy_buffer_size:設(shè)置用于存儲(chǔ)響應(yīng)頭的緩沖區(qū)大小。
proxy_busy_buffers_size:在后端數(shù)據(jù)沒有完全接收完成時(shí),Nginx可以將busy狀態(tài)的緩沖返回給客戶端,該參數(shù)用來設(shè)置busy狀態(tài)的buffer具體有多大,默認(rèn)為proxy_buffer_size*2。
proxy_temp_path:當(dāng)內(nèi)存緩沖區(qū)存滿時(shí),可以將數(shù)據(jù)臨時(shí)存放到磁盤,該參數(shù)是設(shè)置存儲(chǔ)緩沖數(shù)據(jù)的目錄。
path是臨時(shí)目錄的路徑。
語法:proxy_temp_path path;
proxy_temp_file_write_size:設(shè)置每次寫數(shù)據(jù)到臨時(shí)文件的大小限制。
proxy_max_temp_file_size:設(shè)置臨時(shí)的緩沖目錄中允許存儲(chǔ)的最大容量。
非緩沖參數(shù)項(xiàng):
proxy_connect_timeout:設(shè)置與后端服務(wù)器建立連接時(shí)的超時(shí)時(shí)間。
proxy_read_timeout:設(shè)置從后端服務(wù)器讀取響應(yīng)數(shù)據(jù)的超時(shí)時(shí)間。
proxy_send_timeout:設(shè)置向后端服務(wù)器傳輸請(qǐng)求數(shù)據(jù)的超時(shí)時(shí)間。
具體的nginx.conf配置如下:
http{ proxy_connect_timeout10; proxy_read_timeout120; proxy_send_timeout10; proxy_bufferingon; client_body_buffer_size512k; proxy_buffers464k; proxy_buffer_size16k; proxy_busy_buffers_size128k; proxy_temp_file_write_size128k; proxy_temp_path/soft/nginx/temp_buffer; }
上述的緩沖區(qū)參數(shù),是基于每個(gè)請(qǐng)求分配的空間,而并不是所有請(qǐng)求的共享空間。當(dāng)然,具體的參數(shù)值還需要根據(jù)業(yè)務(wù)去決定,要綜合考慮機(jī)器的內(nèi)存以及每個(gè)請(qǐng)求的平均數(shù)據(jù)大小。
最后提一嘴:使用緩沖也可以減少即時(shí)傳輸帶來的帶寬消耗。
七、Nginx緩存機(jī)制
對(duì)于性能優(yōu)化而言,緩存是一種能夠大幅度提升性能的方案,因此幾乎可以在各處都能看見緩存,如客戶端緩存、代理緩存、服務(wù)器緩存等等,Nginx的緩存則屬于代理緩存的一種。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言,加入緩存帶來的優(yōu)勢(shì)額外明顯:
減少了再次向后端或文件服務(wù)器請(qǐng)求資源的帶寬消耗。
降低了下游服務(wù)器的訪問壓力,提升系統(tǒng)整體吞吐。
縮短了響應(yīng)時(shí)間,提升了加載速度,打開頁面的速度更快。
那么在Nginx中,又該如何配置代理緩存呢?先來看看緩存相關(guān)的配置項(xiàng):
proxy_cache_path:代理緩存的路徑。
path:緩存的路徑地址。
levels:緩存存儲(chǔ)的層次結(jié)構(gòu),最多允許三層目錄。
use_temp_path:是否使用臨時(shí)目錄。
keys_zone:指定一個(gè)共享內(nèi)存空間來存儲(chǔ)熱點(diǎn)Key(1M可存儲(chǔ)8000個(gè)Key)。
inactive:設(shè)置緩存多長(zhǎng)時(shí)間未被訪問后刪除(默認(rèn)是十分鐘)。
max_size:允許緩存的最大存儲(chǔ)空間,超出后會(huì)基于LRU算法移除緩存,Nginx會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Cache manager的進(jìn)程移除數(shù)據(jù),也可以通過purge方式。
manager_files:manager進(jìn)程每次移除緩存文件數(shù)量的上限。
manager_sleep:manager進(jìn)程每次移除緩存文件的時(shí)間上限。
manager_threshold:manager進(jìn)程每次移除緩存后的間隔時(shí)間。
loader_files:重啟Nginx載入緩存時(shí),每次加載的個(gè)數(shù),默認(rèn)100。
loader_sleep:每次載入時(shí),允許的最大時(shí)間上限,默認(rèn)200ms。
loader_threshold:一次載入后,停頓的時(shí)間間隔,默認(rèn)50ms。
purger:是否開啟purge方式移除數(shù)據(jù)。
purger_files:每次移除緩存文件時(shí)的數(shù)量。
purger_sleep:每次移除時(shí),允許消耗的最大時(shí)間。
purger_threshold:每次移除完成后,停頓的間隔時(shí)間。
語法:proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size] [manager_files=number] [manager_sleep=time] [manager_threshold=time] [loader_files=number] [loader_sleep=time] [loader_threshold=time] [purger=on|off] [purger_files=number] [purger_sleep=time] [purger_threshold=time];
是的,你沒有看錯(cuò),就是這么長(zhǎng)....,解釋一下每個(gè)參數(shù)項(xiàng)的含義:
proxy_cache:開啟或關(guān)閉代理緩存,開啟時(shí)需要指定一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域。
zone為內(nèi)存區(qū)域的名稱,即上面中keys_zone設(shè)置的名稱。
語法:proxy_cache zone | off;
proxy_cache_key:定義如何生成緩存的鍵。
string為生成Key的規(guī)則,如$scheme$proxy_host$request_uri。
語法:proxy_cache_key string;
proxy_cache_valid:緩存生效的狀態(tài)碼與過期時(shí)間。
code為狀態(tài)碼,time為有效時(shí)間,可以根據(jù)狀態(tài)碼設(shè)置不同的緩存時(shí)間。
例如:proxy_cache_valid 200 302 30m;
語法:proxy_cache_valid [code ...] time;
proxy_cache_min_uses:設(shè)置資源被請(qǐng)求多少次后被緩存。
number為次數(shù),默認(rèn)為1。
語法:proxy_cache_min_uses number;
proxy_cache_use_stale:當(dāng)后端出現(xiàn)異常時(shí),是否允許Nginx返回緩存作為響應(yīng)。
error為錯(cuò)誤類型,可配置timeout|invalid_header|updating|http_500...。
語法:proxy_cache_use_stale error;
proxy_cache_lock:對(duì)于相同的請(qǐng)求,是否開啟鎖機(jī)制,只允許一個(gè)請(qǐng)求發(fā)往后端。
語法:proxy_cache_lock on | off;
proxy_cache_lock_timeout:配置鎖超時(shí)機(jī)制,超出規(guī)定時(shí)間后會(huì)釋放請(qǐng)求。
proxy_cache_lock_timeout time;
proxy_cache_methods:設(shè)置對(duì)于那些HTTP方法開啟緩存。
method為請(qǐng)求方法類型,如GET、HEAD等。
語法:proxy_cache_methods method;
proxy_no_cache:定義不存儲(chǔ)緩存的條件,符合時(shí)不會(huì)保存。
string為條件,例如$cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
語法:proxy_no_cache string...;
proxy_cache_bypass:定義不讀取緩存的條件,符合時(shí)不會(huì)從緩存中讀取。
和上面proxy_no_cache的配置方法類似。
語法:proxy_cache_bypass string...;
add_header:往響應(yīng)頭中添加字段信息。
語法:add_header fieldName fieldValue;
$upstream_cache_status:記錄了緩存是否命中的信息,存在多種情況:
MISS:請(qǐng)求未命中緩存。
HIT:請(qǐng)求命中緩存。
EXPIRED:請(qǐng)求命中緩存但緩存已過期。
STALE:請(qǐng)求命中了陳舊緩存。
REVALIDDATED:Nginx驗(yàn)證陳舊緩存依然有效。
UPDATING:命中的緩存內(nèi)容陳舊,但正在更新緩存。
BYPASS:響應(yīng)結(jié)果是從原始服務(wù)器獲取的。
PS:這個(gè)和之前的不同,之前的都是參數(shù)項(xiàng),這個(gè)是一個(gè)Nginx內(nèi)置變量。
OK~,對(duì)于Nginx中的緩存配置項(xiàng)大概了解后,接著來配置一下Nginx代理緩存:
http{ #設(shè)置緩存的目錄,并且內(nèi)存中緩存區(qū)名為hot_cache,大小為128m, #三天未被訪問過的緩存自動(dòng)清楚,磁盤中緩存的最大容量為2GB。 proxy_cache_path/soft/nginx/cachelevels=1:2keys_zone=hot_cache:128minactive=3dmax_size=2g; server{ location/{ #使用名為nginx_cache的緩存空間 proxy_cachehot_cache; #對(duì)于200、206、304、301、302狀態(tài)碼的數(shù)據(jù)緩存1天 proxy_cache_valid2002063043013021d; #對(duì)于其他狀態(tài)的數(shù)據(jù)緩存30分鐘 proxy_cache_validany30m; #定義生成緩存鍵的規(guī)則(請(qǐng)求的url+參數(shù)作為key) proxy_cache_key$host$uri$is_args$args; #資源至少被重復(fù)訪問三次后再加入緩存 proxy_cache_min_uses3; #出現(xiàn)重復(fù)請(qǐng)求時(shí),只讓一個(gè)去后端讀數(shù)據(jù),其他的從緩存中讀取 proxy_cache_lockon; #上面的鎖超時(shí)時(shí)間為3s,超過3s未獲取數(shù)據(jù),其他請(qǐng)求直接去后端 proxy_cache_lock_timeout3s; #對(duì)于請(qǐng)求參數(shù)或cookie中聲明了不緩存的數(shù)據(jù),不再加入緩存 proxy_no_cache$cookie_nocache$arg_nocache$arg_comment; #在響應(yīng)頭中添加一個(gè)緩存是否命中的狀態(tài)(便于調(diào)試) add_headerCache-status$upstream_cache_status; } } }
接著來看一下效果,如下:
第一次訪問時(shí),因?yàn)檫€沒有請(qǐng)求過資源,所以緩存中沒有數(shù)據(jù),因此沒有命中緩存。第二、三次,依舊沒有命中緩存,直至第四次時(shí)才顯示命中,這是為什么呢?因?yàn)樵谇懊娴木彺媾渲弥?,我們配置了加入緩存的最低條件為:「資源至少要被請(qǐng)求三次以上才會(huì)加入緩存?!?/strong>這樣可以避免很多無效緩存占用空間。
緩存清理
當(dāng)緩存過多時(shí),如果不及時(shí)清理會(huì)導(dǎo)致磁盤空間被“吃光”,因此我們需要一套完善的緩存清理機(jī)制去刪除緩存,在之前的proxy_cache_path參數(shù)中有purger相關(guān)的選項(xiàng),開啟后可以幫我們自動(dòng)清理緩存,但遺憾的是:**purger系列參數(shù)只有商業(yè)版的NginxPlus才能使用,因此需要付費(fèi)才可使用。**
不過天無絕人之路,我們可以通過強(qiáng)大的第三方模塊ngx_cache_purge來替代,先來安裝一下該插件:①首先去到Nginx的安裝目錄下,創(chuàng)建一個(gè)cache_purge目錄:
[root@localhost]#mkdircache_purge&&cdcache_purge
②通過wget指令從github上拉取安裝包的壓縮文件并解壓:
[root@localhost]#wgethttps://github.com/FRiCKLE/ngx_cache_purge/archive/2.3.tar.gz [root@localhost]#tar-xvzf2.3.tar.gz
③再次去到之前Nginx的解壓目錄下:
[root@localhost]#cd/soft/nginx/nginx1.21.6
④重新構(gòu)建一次Nginx,通過--add-module的指令添加剛剛的第三方模塊:
[root@localhost]#./configure--prefix=/soft/nginx/--add-module=/soft/nginx/cache_purge/ngx_cache_purge-2.3/
⑤重新根據(jù)剛剛構(gòu)建的Nginx,再次編譯一下,但切記不要make install:
[root@localhost]#make
⑥刪除之前Nginx的啟動(dòng)文件,不放心的也可以移動(dòng)到其他位置:
[root@localhost]#rm-rf/soft/nginx/sbin/nginx
⑦從生成的objs目錄中,重新復(fù)制一個(gè)Nginx的啟動(dòng)文件到原來的位置:
[root@localhost]#cpobjs/nginx/soft/nginx/sbin/nginx
至此,第三方緩存清除模塊ngx_cache_purge就安裝完成了,接下來稍微修改一下nginx.conf配置,再添加一條location規(guī)則:
location~/purge(/.*){ #配置可以執(zhí)行清除操作的IP(線上可以配置成內(nèi)網(wǎng)機(jī)器) #allow127.0.0.1;#代表本機(jī) allowall;#代表允許任意IP清除緩存 proxy_cache_purge$host$1$is_args$args; }
然后再重啟Nginx,接下來即可通過http://xxx/purge/xx的方式清除緩存。
八、Nginx實(shí)現(xiàn)IP黑白名單
有時(shí)候往往有些需求,可能某些接口只能開放給對(duì)應(yīng)的合作商,或者購(gòu)買/接入API的合作伙伴,那么此時(shí)就需要實(shí)現(xiàn)類似于IP白名單的功能。而有時(shí)候有些惡意攻擊者或爬蟲程序,被識(shí)別后需要禁止其再次訪問網(wǎng)站,因此也需要實(shí)現(xiàn)IP黑名單。那么這些功能無需交由后端實(shí)現(xiàn),可直接在Nginx中處理。
Nginx做黑白名單機(jī)制,主要是通過allow、deny配置項(xiàng)來實(shí)現(xiàn):
allow xxx.xxx.xxx.xxx;#允許指定的IP訪問,可以用于實(shí)現(xiàn)白名單。 deny xxx.xxx.xxx.xxx;#禁止指定的IP訪問,可以用于實(shí)現(xiàn)黑名單。
要同時(shí)屏蔽/開放多個(gè)IP訪問時(shí),如果所有IP全部寫在nginx.conf文件中定然是不顯示的,這種方式比較冗余,那么可以新建兩個(gè)文件BlocksIP.conf、WhiteIP.conf:
#--------黑名單:BlocksIP.conf--------- deny192.177.12.222;#屏蔽192.177.12.222訪問 deny192.177.44.201;#屏蔽192.177.44.201訪問 deny127.0.0.0/8;#屏蔽127.0.0.1到127.255.255.254網(wǎng)段中的所有IP訪問 #--------白名單:WhiteIP.conf--------- allow192.177.12.222;#允許192.177.12.222訪問 allow192.177.44.201;#允許192.177.44.201訪問 allow127.45.0.0/16;#允許127.45.0.1到127.45.255.254網(wǎng)段中的所有IP訪問 denyall;#除開上述IP外,其他IP全部禁止訪問
分別將要禁止/開放的IP添加到對(duì)應(yīng)的文件后,可以再將這兩個(gè)文件在nginx.conf中導(dǎo)入:
http{ #屏蔽該文件中的所有IP include/soft/nginx/IP/BlocksIP.conf; server{ locationxxx{ #某一系列接口只開放給白名單中的IP include/soft/nginx/IP/blockip.conf; } } }
對(duì)于文件具體在哪兒導(dǎo)入,這個(gè)也并非隨意的,如果要整站屏蔽/開放就在http中導(dǎo)入,如果只需要一個(gè)域名下屏蔽/開放就在sever中導(dǎo)入,如果只需要針對(duì)于某一系列接口屏蔽/開放IP,那么就在location中導(dǎo)入。
當(dāng)然,上述只是最簡(jiǎn)單的IP黑/白名單實(shí)現(xiàn)方式,同時(shí)也可以通過ngx_http_geo_module、ngx_http_geo_module第三方庫去實(shí)現(xiàn)(這種方式可以按地區(qū)、國(guó)家進(jìn)行屏蔽,并且提供了IP庫)。
九、Nginx跨域配置
跨域問題在之前的單體架構(gòu)開發(fā)中,其實(shí)是比較少見的問題,除非是需要接入第三方SDK時(shí),才需要處理此問題。但隨著現(xiàn)在前后端分離、分布式架構(gòu)的流行,跨域問題也成為了每個(gè)Java開發(fā)必須要懂得解決的一個(gè)問題。
跨域問題產(chǎn)生的原因
產(chǎn)生跨域問題的主要原因就在于「同源策略」,為了保證用戶信息安全,防止惡意網(wǎng)站竊取數(shù)據(jù),同源策略是必須的,否則cookie可以共享。由于http無狀態(tài)協(xié)議通常會(huì)借助cookie來實(shí)現(xiàn)有狀態(tài)的信息記錄,例如用戶的身份/密碼等,因此一旦cookie被共享,那么會(huì)導(dǎo)致用戶的身份信息被盜取。同源策略主要是指三點(diǎn)相同,「協(xié)議+域名+端口」相同的兩個(gè)請(qǐng)求,則可以被看做是同源的,但如果其中任意一點(diǎn)存在不同,則代表是兩個(gè)不同源的請(qǐng)求,同源策略會(huì)限制了不同源之間的資源交互。
Nginx解決跨域問題
弄明白了跨域問題的產(chǎn)生原因,接下來看看Nginx中又該如何解決跨域呢?其實(shí)比較簡(jiǎn)單,在nginx.conf中稍微添加一點(diǎn)配置即可:
location/{ #允許跨域的請(qǐng)求,可以自定義變量$http_origin,*表示所有 add_header'Access-Control-Allow-Origin'*; #允許攜帶cookie請(qǐng)求 add_header'Access-Control-Allow-Credentials''true'; #允許跨域請(qǐng)求的方法:GET,POST,OPTIONS,PUT add_header'Access-Control-Allow-Methods''GET,POST,OPTIONS,PUT'; #允許請(qǐng)求時(shí)攜帶的頭部信息,*表示所有 add_header'Access-Control-Allow-Headers'*; #允許發(fā)送按段獲取資源的請(qǐng)求 add_header'Access-Control-Expose-Headers''Content-Length,Content-Range'; #一定要有?。?!否則Post請(qǐng)求無法進(jìn)行跨域! #在發(fā)送Post跨域請(qǐng)求前,會(huì)以O(shè)ptions方式發(fā)送預(yù)檢請(qǐng)求,服務(wù)器接受時(shí)才會(huì)正式請(qǐng)求 if($request_method='OPTIONS'){ add_header'Access-Control-Max-Age'1728000; add_header'Content-Type''text/plain;charset=utf-8'; add_header'Content-Length'0; #對(duì)于Options方式的請(qǐng)求返回204,表示接受跨域請(qǐng)求 return204; } }
在nginx.conf文件加上如上配置后,跨域請(qǐng)求即可生效了。
但如果后端是采用分布式架構(gòu)開發(fā)的,有時(shí)候RPC調(diào)用也需要解決跨域問題,不然也同樣會(huì)出現(xiàn)無法跨域請(qǐng)求的異常,因此可以在你的后端項(xiàng)目中,通過繼承HandlerInterceptorAdapter類、實(shí)現(xiàn)WebMvcConfigurer接口、添加@CrossOrgin注解的方式實(shí)現(xiàn)接口之間的跨域配置。
十、Nginx防盜鏈設(shè)計(jì)
首先了解一下何謂盜鏈:「盜鏈即是指外部網(wǎng)站引入當(dāng)前網(wǎng)站的資源對(duì)外展示」,來舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子理解:
好比壁紙網(wǎng)站X站、Y站,X站是一點(diǎn)點(diǎn)去購(gòu)買版權(quán)、簽約作者的方式,從而積累了海量的壁紙素材,但Y站由于資金等各方面的原因,就直接通過這種方式照搬了X站的所有壁紙資源,繼而提供給用戶下載。
那么如果我們自己是這個(gè)X站的Boss,心中必然不爽,那么此時(shí)又該如何屏蔽這類問題呢?那么接下來要敘說的「防盜鏈」登場(chǎng)了!
Nginx的防盜鏈機(jī)制實(shí)現(xiàn),跟一個(gè)頭部字段:Referer有關(guān),該字段主要描述了當(dāng)前請(qǐng)求是從哪兒發(fā)出的,那么在Nginx中就可獲取該值,然后判斷是否為本站的資源引用請(qǐng)求,如果不是則不允許訪問。Nginx中存在一個(gè)配置項(xiàng)為valid_referers,正好可以滿足前面的需求,語法如下:
valid_referers none | blocked | server_names | string ...;
none:表示接受沒有Referer字段的HTTP請(qǐng)求訪問。
blocked:表示允許http://或https//以外的請(qǐng)求訪問。
server_names:資源的白名單,這里可以指定允許訪問的域名。
string:可自定義字符串,支配通配符、正則表達(dá)式寫法。
簡(jiǎn)單了解語法后,接下來的實(shí)現(xiàn)如下:
#在動(dòng)靜分離的location中開啟防盜鏈機(jī)制 location~.*.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){ #最后面的值在上線前可配置為允許的域名地址 valid_referersblocked192.168.12.129; if($invalid_referer){ #可以配置成返回一張禁止盜取的圖片 #rewrite^/http://xx.xx.com/NO.jpg; #也可直接返回403 return403; } root/soft/nginx/static_resources; expires7d; }
根據(jù)上述中的內(nèi)容配置后,就已經(jīng)通過Nginx實(shí)現(xiàn)了最基本的防盜鏈機(jī)制,最后只需要額外重啟一下就好啦!當(dāng)然,對(duì)于防盜鏈機(jī)制實(shí)現(xiàn)這塊,也有專門的第三方模塊ngx_http_accesskey_module實(shí)現(xiàn)了更為完善的設(shè)計(jì),感興趣的小伙伴可以自行去看看。
PS:防盜鏈機(jī)制也無法解決爬蟲偽造referers信息的這種方式抓取數(shù)據(jù)。
十一、Nginx大文件傳輸配置
在某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景中需要傳輸一些大文件,但大文件傳輸時(shí)往往都會(huì)會(huì)出現(xiàn)一些Bug,比如文件超出限制、文件傳輸過程中請(qǐng)求超時(shí)等,那么此時(shí)就可以在Nginx稍微做一些配置,先來了解一些關(guān)于大文件傳輸時(shí)可能會(huì)用的配置項(xiàng):
配置項(xiàng) | 釋義 |
---|---|
client_max_body_size | 設(shè)置請(qǐng)求體允許的最大體積 |
client_header_timeout | 等待客戶端發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求頭的超時(shí)時(shí)間 |
client_body_timeout | 設(shè)置讀取請(qǐng)求體的超時(shí)時(shí)間 |
proxy_read_timeout | 設(shè)置請(qǐng)求被后端服務(wù)器讀取時(shí),Nginx等待的最長(zhǎng)時(shí)間 |
proxy_send_timeout | 設(shè)置后端向Nginx返回響應(yīng)時(shí)的超時(shí)時(shí)間 |
在傳輸大文件時(shí),client_max_body_size、client_header_timeout、proxy_read_timeout、proxy_send_timeout這四個(gè)參數(shù)值都可以根據(jù)自己項(xiàng)目的實(shí)際情況來配置。
上述配置僅是作為代理層需要配置的,因?yàn)樽罱K客戶端傳輸文件還是直接與后端進(jìn)行交互,這里只是把作為網(wǎng)關(guān)層的Nginx配置調(diào)高一點(diǎn),調(diào)到能夠“容納大文件”傳輸?shù)某潭?。?dāng)然,Nginx中也可以作為文件服務(wù)器使用,但需要用到一個(gè)專門的第三方模塊nginx-upload-module,如果項(xiàng)目中文件上傳的作用處不多,那么建議可以通過Nginx搭建,畢竟可以節(jié)省一臺(tái)文件服務(wù)器資源。但如若文件上傳/下載較為頻繁,那么還是建議額外搭建文件服務(wù)器,并將上傳/下載功能交由后端處理。
十二、Nginx配置SLL證書
隨著越來越多的網(wǎng)站接入HTTPS,因此Nginx中僅配置HTTP還不夠,往往還需要監(jiān)聽443端口的請(qǐng)求,HTTPS為了確保通信安全,所以服務(wù)端需配置對(duì)應(yīng)的數(shù)字證書,當(dāng)項(xiàng)目使用Nginx作為網(wǎng)關(guān)時(shí),那么證書在Nginx中也需要配置,接下來簡(jiǎn)單聊一下關(guān)于SSL證書配置過程:
①先去CA機(jī)構(gòu)或從云控制臺(tái)中申請(qǐng)對(duì)應(yīng)的SSL證書,審核通過后下載Nginx版本的證書。
②下載數(shù)字證書后,完整的文件總共有三個(gè):.crt、.key、.pem:
.crt:數(shù)字證書文件,.crt是.pem的拓展文件,因此有些人下載后可能沒有。
.key:服務(wù)器的私鑰文件,及非對(duì)稱加密的私鑰,用于解密公鑰傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
.pem:Base64-encoded編碼格式的源證書文本文件,可自行根需求修改拓展名。
③在Nginx目錄下新建certificate目錄,并將下載好的證書/私鑰等文件上傳至該目錄。
④最后修改一下nginx.conf文件即可,如下:
#----------HTTPS配置----------- server{ #監(jiān)聽HTTPS默認(rèn)的443端口 listen443; #配置自己項(xiàng)目的域名 server_namewww.xxx.com; #打開SSL加密傳輸 sslon; #輸入域名后,首頁文件所在的目錄 roothtml; #配置首頁的文件名 indexindex.htmlindex.htmindex.jspindex.ftl; #配置自己下載的數(shù)字證書 ssl_certificatecertificate/xxx.pem; #配置自己下載的服務(wù)器私鑰 ssl_certificate_keycertificate/xxx.key; #停止通信時(shí),加密會(huì)話的有效期,在該時(shí)間段內(nèi)不需要重新交換密鑰 ssl_session_timeout5m; #TLS握手時(shí),服務(wù)器采用的密碼套件 ssl_ciphersECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256ECDHHIGH!aNULL!ADH:!RC4; #服務(wù)器支持的TLS版本 ssl_protocolsTLSv1TLSv1.1TLSv1.2; #開啟由服務(wù)器決定采用的密碼套件 ssl_prefer_server_cipherson; location/{ .... } } #---------HTTP請(qǐng)求轉(zhuǎn)HTTPS------------- server{ #監(jiān)聽HTTP默認(rèn)的80端口 listen80; #如果80端口出現(xiàn)訪問該域名的請(qǐng)求 server_namewww.xxx.com; #將請(qǐng)求改寫為HTTPS(這里寫你配置了HTTPS的域名) rewrite^(.*)$https://www.xxx.com; }
OK~,根據(jù)如上配置了Nginx后,你的網(wǎng)站即可通過https://的方式訪問,并且當(dāng)客戶端使用http://的方式訪問時(shí),會(huì)自動(dòng)將其改寫為HTTPS請(qǐng)求。
十三、Nginx的高可用
線上如果采用單個(gè)節(jié)點(diǎn)的方式部署Nginx,難免會(huì)出現(xiàn)天災(zāi)人禍,比如系統(tǒng)異常、程序宕機(jī)、服務(wù)器斷電、機(jī)房爆炸、地球毀滅....哈哈哈,夸張了。但實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中確實(shí)存在隱患問題,由于Nginx作為整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)層接入外部流量,所以一旦Nginx宕機(jī),最終就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不可用,這無疑對(duì)于用戶的體驗(yàn)感是極差的,因此也得保障Nginx高可用的特性。
接下來則會(huì)通過keepalived的VIP機(jī)制,實(shí)現(xiàn)Nginx的高可用。VIP并不是只會(huì)員的意思,而是指Virtual IP,即虛擬IP。
keepalived在之前單體架構(gòu)開發(fā)時(shí),是一個(gè)用的較為頻繁的高可用技術(shù),比如MySQL、Redis、MQ、Proxy、Tomcat等各處都會(huì)通過keepalived提供的VIP機(jī)制,實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的高可用。
Keepalived+重啟腳本+雙機(jī)熱備搭建
①首先創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的目錄并下載keepalived到Linux中并解壓:
[root@localhost]#mkdir/soft/keepalived&&cd/soft/keepalived [root@localhost]#wgethttps://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.4.tar.gz [root@localhost]#tar-zxvfkeepalived-2.2.4.tar.gz
②進(jìn)入解壓后的keepalived目錄并構(gòu)建安裝環(huán)境,然后編譯并安裝:
[root@localhost]#cdkeepalived-2.2.4 [root@localhost]#./configure--prefix=/soft/keepalived/ [root@localhost]#make&&makeinstall
③進(jìn)入安裝目錄的/soft/keepalived/etc/keepalived/并編輯配置文件:
[root@localhost]#cd/soft/keepalived/etc/keepalived/ [root@localhost]#vikeepalived.conf
④編輯主機(jī)的keepalived.conf核心配置文件,如下:
global_defs{ #自帶的郵件提醒服務(wù),建議用獨(dú)立的監(jiān)控或第三方SMTP,也可選擇配置郵件發(fā)送。 notification_email{ root@localhost } notification_email_fromroot@localhost smtp_serverlocalhost smtp_connect_timeout30 #高可用集群主機(jī)身份標(biāo)識(shí)(集群中主機(jī)身份標(biāo)識(shí)名稱不能重復(fù),建議配置成本機(jī)IP) router_id192.168.12.129 } #定時(shí)運(yùn)行的腳本文件配置 vrrp_scriptcheck_nginx_pid_restart{ #之前編寫的nginx重啟腳本的所在位置 script"/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh" #每間隔3秒執(zhí)行一次 interval3 #如果腳本中的條件成立,重啟一次則權(quán)重-20 weight-20 } #定義虛擬路由,VI_1為虛擬路由的標(biāo)示符(可自定義名稱) vrrp_instanceVI_1{ #當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)識(shí):用來決定主從(MASTER為主機(jī),BACKUP為從機(jī)) stateMASTER #綁定虛擬IP的網(wǎng)絡(luò)接口,根據(jù)自己的機(jī)器的網(wǎng)卡配置 interfaceens33 #虛擬路由的ID號(hào),主從兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置必須一樣 virtual_router_id121 #填寫本機(jī)IP mcast_src_ip192.168.12.129 #節(jié)點(diǎn)權(quán)重優(yōu)先級(jí),主節(jié)點(diǎn)要比從節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高 priority100 #優(yōu)先級(jí)高的設(shè)置nopreempt,解決異常恢復(fù)后再次搶占造成的腦裂問題 nopreempt #組播信息發(fā)送間隔,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置必須一樣,默認(rèn)1s(類似于心跳檢測(cè)) advert_int1 authentication{ auth_typePASS auth_pass1111 } #將track_script塊加入instance配置塊 track_script{ #執(zhí)行Nginx監(jiān)控的腳本 check_nginx_pid_restart } virtual_ipaddress{ #虛擬IP(VIP),也可擴(kuò)展,可配置多個(gè)。 192.168.12.111 } }
⑤克隆一臺(tái)之前的虛擬機(jī)作為從(備)機(jī),編輯從機(jī)的keepalived.conf文件,如下:
global_defs{ #自帶的郵件提醒服務(wù),建議用獨(dú)立的監(jiān)控或第三方SMTP,也可選擇配置郵件發(fā)送。 notification_email{ root@localhost } notification_email_fromroot@localhost smtp_serverlocalhost smtp_connect_timeout30 #高可用集群主機(jī)身份標(biāo)識(shí)(集群中主機(jī)身份標(biāo)識(shí)名稱不能重復(fù),建議配置成本機(jī)IP) router_id192.168.12.130 } #定時(shí)運(yùn)行的腳本文件配置 vrrp_scriptcheck_nginx_pid_restart{ #之前編寫的nginx重啟腳本的所在位置 script"/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh" #每間隔3秒執(zhí)行一次 interval3 #如果腳本中的條件成立,重啟一次則權(quán)重-20 weight-20 } #定義虛擬路由,VI_1為虛擬路由的標(biāo)示符(可自定義名稱) vrrp_instanceVI_1{ #當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)識(shí):用來決定主從(MASTER為主機(jī),BACKUP為從機(jī)) stateBACKUP #綁定虛擬IP的網(wǎng)絡(luò)接口,根據(jù)自己的機(jī)器的網(wǎng)卡配置 interfaceens33 #虛擬路由的ID號(hào),主從兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置必須一樣 virtual_router_id121 #填寫本機(jī)IP mcast_src_ip192.168.12.130 #節(jié)點(diǎn)權(quán)重優(yōu)先級(jí),主節(jié)點(diǎn)要比從節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高 priority90 #優(yōu)先級(jí)高的設(shè)置nopreempt,解決異?;謴?fù)后再次搶占造成的腦裂問題 nopreempt #組播信息發(fā)送間隔,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置必須一樣,默認(rèn)1s(類似于心跳檢測(cè)) advert_int1 authentication{ auth_typePASS auth_pass1111 } #將track_script塊加入instance配置塊 track_script{ #執(zhí)行Nginx監(jiān)控的腳本 check_nginx_pid_restart } virtual_ipaddress{ #虛擬IP(VIP),也可擴(kuò)展,可配置多個(gè)。 192.168.12.111 } }
⑥新建scripts目錄并編寫Nginx的重啟腳本,check_nginx_pid_restart.sh:
[root@localhost]#mkdir/soft/scripts/soft/scripts/keepalived [root@localhost]#touch/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh [root@localhost]#vi/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh #!/bin/sh #通過ps指令查詢后臺(tái)的nginx進(jìn)程數(shù),并將其保存在變量nginx_number中 nginx_number=`ps-Cnginx--no-header|wc-l` #判斷后臺(tái)是否還有Nginx進(jìn)程在運(yùn)行 if[$nginx_number-eq0];then #如果后臺(tái)查詢不到`Nginx`進(jìn)程存在,則執(zhí)行重啟指令 /soft/nginx/sbin/nginx-c/soft/nginx/conf/nginx.conf #重啟后等待1s后,再次查詢后臺(tái)進(jìn)程數(shù) sleep1 #如果重啟后依舊無法查詢到nginx進(jìn)程 if[`ps-Cnginx--no-header|wc-l`-eq0];then #將keepalived主機(jī)下線,將虛擬IP漂移給從機(jī),從機(jī)上線接管Nginx服務(wù) systemctlstopkeepalived.service fi fi
⑦編寫的腳本文件需要更改編碼格式,并賦予執(zhí)行權(quán)限,否則可能執(zhí)行失?。?/p>
[root@localhost]#vi/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh :setfileformat=unix#在vi命令里面執(zhí)行,修改編碼格式 :setff#查看修改后的編碼格式 [root@localhost]#chmod+x/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh
⑧由于安裝keepalived時(shí),是自定義的安裝位置,因此需要拷貝一些文件到系統(tǒng)目錄中:
[root@localhost]#mkdir/etc/keepalived/ [root@localhost]#cp/soft/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf/etc/keepalived/ [root@localhost]#cp/soft/keepalived/keepalived-2.2.4/keepalived/etc/init.d/keepalived/etc/init.d/ [root@localhost]#cp/soft/keepalived/etc/sysconfig/keepalived/etc/sysconfig/
⑨將keepalived加入系統(tǒng)服務(wù)并設(shè)置開啟自啟動(dòng),然后測(cè)試啟動(dòng)是否正常:
[root@localhost]#chkconfigkeepalivedon [root@localhost]#systemctldaemon-reload [root@localhost]#systemctlenablekeepalived.service [root@localhost]#systemctlstartkeepalived.service 其他命令: systemctldisablekeepalived.service#禁止開機(jī)自動(dòng)啟動(dòng) systemctlrestartkeepalived.service#重啟keepalived systemctlstopkeepalived.service#停止keepalived tail-f/var/log/messages#查看keepalived運(yùn)行時(shí)日志
⑩最后測(cè)試一下VIP是否生效,通過查看本機(jī)是否成功掛載虛擬IP:
[root@localhost]#ipaddr
虛擬IP-VIP
從上圖中可以明顯看見虛擬IP已經(jīng)成功掛載,但另外一臺(tái)機(jī)器192.168.12.130并不會(huì)掛載這個(gè)虛擬IP,只有當(dāng)主機(jī)下線后,作為從機(jī)的192.168.12.130才會(huì)上線,接替VIP。最后測(cè)試一下外網(wǎng)是否可以正常與VIP通信,即在Windows中直接ping VIP:
Ping-VIP
外部通過VIP通信時(shí),也可以正常Ping通,代表虛擬IP配置成功。
Nginx高可用性測(cè)試
經(jīng)過上述步驟后,keepalived的VIP機(jī)制已經(jīng)搭建成功,在上個(gè)階段中主要做了幾件事:
一、為部署Nginx的機(jī)器掛載了VIP。
二、通過keepalived搭建了主從雙機(jī)熱備。
三、通過keepalived實(shí)現(xiàn)了Nginx宕機(jī)重啟。
由于前面沒有域名的原因,因此最初server_name配置的是當(dāng)前機(jī)器的IP,所以需稍微更改一下nginx.conf的配置:
sever{ listen80; #這里從機(jī)器的本地IP改為虛擬IP server_name192.168.12.111; #如果這里配置的是域名,那么則將域名的映射配置改為虛擬IP }
最后來實(shí)驗(yàn)一下效果:
Nginx宕機(jī)
在上述過程中,首先分別啟動(dòng)了keepalived、nginx服務(wù),然后通過手動(dòng)停止nginx的方式模擬了Nginx宕機(jī)情況,過了片刻后再次查詢后臺(tái)進(jìn)程,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)nginx依舊存活。
從這個(gè)過程中不難發(fā)現(xiàn),keepalived已經(jīng)為我們實(shí)現(xiàn)了Nginx宕機(jī)后自動(dòng)重啟的功能,那么接著再模擬一下服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)的情況:
服務(wù)器故障
在上述過程中,我們通過手動(dòng)關(guān)閉keepalived服務(wù)模擬了機(jī)器斷電、硬件損壞等情況(因?yàn)闄C(jī)器斷電等情況=主機(jī)中的keepalived進(jìn)程消失),然后再次查詢了一下本機(jī)的IP信息,很明顯會(huì)看到VIP消失了!
現(xiàn)在再切換到另外一臺(tái)機(jī)器:192.168.12.130來看看情況:
130的IP情況
此刻我們會(huì)發(fā)現(xiàn),在主機(jī)192.168.12.129宕機(jī)后,VIP自動(dòng)從主機(jī)飄移到了從機(jī)192.168.12.130上,而此時(shí)客戶端的請(qǐng)求就最終會(huì)來到130這臺(tái)機(jī)器的Nginx上。
「最終,利用Keepalived對(duì)Nginx做了主從熱備之后,無論是遇到線上宕機(jī)還是機(jī)房斷電等各類故障時(shí),都能夠確保應(yīng)用系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁?x24小時(shí)服務(wù)?!?/strong>
十四、Nginx性能優(yōu)化
到這里文章的篇幅較長(zhǎng)了,最后再來聊一下關(guān)于Nginx的性能優(yōu)化,主要就簡(jiǎn)單說說收益最高的幾個(gè)優(yōu)化項(xiàng),在這塊就不再展開敘述了,畢竟影響性能都有多方面原因?qū)е碌?,比如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器硬件、操作系統(tǒng)、后端服務(wù)、程序自身、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。
優(yōu)化一:打開長(zhǎng)連接配置
通常Nginx作為代理服務(wù),負(fù)責(zé)分發(fā)客戶端的請(qǐng)求,那么建議開啟HTTP長(zhǎng)連接,用戶減少握手的次數(shù),降低服務(wù)器損耗,具體如下:
upstreamxxx{ #長(zhǎng)連接數(shù) keepalive32; #每個(gè)長(zhǎng)連接提供的最大請(qǐng)求數(shù) keepalived_requests100; #每個(gè)長(zhǎng)連接沒有新的請(qǐng)求時(shí),保持的最長(zhǎng)時(shí)間 keepalive_timeout60s; }
優(yōu)化二、開啟零拷貝技術(shù)
零拷貝這個(gè)概念,在大多數(shù)性能較為不錯(cuò)的中間件中都有出現(xiàn),例如Kafka、Netty等,而Nginx中也可以配置數(shù)據(jù)零拷貝技術(shù),如下:
sendfileon;#開啟零拷貝機(jī)制
零拷貝讀取機(jī)制與傳統(tǒng)資源讀取機(jī)制的區(qū)別:
傳統(tǒng)方式:「硬件-->內(nèi)核-->用戶空間-->程序空間-->程序內(nèi)核空間-->網(wǎng)絡(luò)套接字」
零拷貝方式:「硬件-->內(nèi)核-->程序內(nèi)核空間-->網(wǎng)絡(luò)套接字」
從上述這個(gè)過程對(duì)比,很輕易就能看出兩者之間的性能區(qū)別。
優(yōu)化三、開啟無延遲或多包共發(fā)機(jī)制
在Nginx中有兩個(gè)較為關(guān)鍵的性能參數(shù),即tcp_nodelay、tcp_nopush,開啟方式如下:
tcp_nodelayon; tcp_nopushon;
TCP/IP協(xié)議中默認(rèn)是采用了Nagle算法的,即在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中,每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文并不會(huì)立馬發(fā)送出去,而是會(huì)等待一段時(shí)間,將后面的幾個(gè)數(shù)據(jù)包一起組合成一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送,但這個(gè)算法雖然提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量,但是實(shí)時(shí)性卻降低了。
因此你的項(xiàng)目屬于交互性很強(qiáng)的應(yīng)用,那么可以手動(dòng)開啟tcp_nodelay配置,讓應(yīng)用程序向內(nèi)核遞交的每個(gè)數(shù)據(jù)包都會(huì)立即發(fā)送出去。但這樣會(huì)產(chǎn)生大量的TCP報(bào)文頭,增加很大的網(wǎng)絡(luò)開銷。
相反,有些項(xiàng)目的業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求并不高,追求的則是更高的吞吐,那么則可以開啟tcp_nopush配置項(xiàng),這個(gè)配置就類似于“塞子”的意思,首先將連接塞住,使得數(shù)據(jù)先不發(fā)出去,等到拔去塞子后再發(fā)出去。設(shè)置該選項(xiàng)后,內(nèi)核會(huì)盡量把小數(shù)據(jù)包拼接成一個(gè)大的數(shù)據(jù)包(一個(gè)MTU)再發(fā)送出去.
當(dāng)然若一定時(shí)間后(一般為200ms),內(nèi)核仍然沒有積累到一個(gè)MTU的量時(shí),也必須發(fā)送現(xiàn)有的數(shù)據(jù),否則會(huì)一直阻塞。
tcp_nodelay、tcp_nopush兩個(gè)參數(shù)是“互斥”的,如果追求響應(yīng)速度的應(yīng)用推薦開啟tcp_nodelay參數(shù),如IM、金融等類型的項(xiàng)目。如果追求吞吐量的應(yīng)用則建議開啟tcp_nopush參數(shù),如調(diào)度系統(tǒng)、報(bào)表系統(tǒng)等。
注意:①tcp_nodelay一般要建立在開啟了長(zhǎng)連接模式的情況下使用。②tcp_nopush參數(shù)是必須要開啟sendfile參數(shù)才可使用的。
優(yōu)化四、調(diào)整Worker工作進(jìn)程
Nginx啟動(dòng)后默認(rèn)只會(huì)開啟一個(gè)Worker工作進(jìn)程處理客戶端請(qǐng)求,而我們可以根據(jù)機(jī)器的CPU核數(shù)開啟對(duì)應(yīng)數(shù)量的工作進(jìn)程,以此來提升整體的并發(fā)量支持,如下:
#自動(dòng)根據(jù)CPU核心數(shù)調(diào)整Worker進(jìn)程數(shù)量 worker_processesauto;
工作進(jìn)程的數(shù)量最高開到8個(gè)就OK了,8個(gè)之后就不會(huì)有再大的性能提升。
同時(shí)也可以稍微調(diào)整一下每個(gè)工作進(jìn)程能夠打開的文件句柄數(shù):
#每個(gè)Worker能打開的文件描述符,最少調(diào)整至1W以上,負(fù)荷較高建議2-3W worker_rlimit_nofile20000;
操作系統(tǒng)內(nèi)核(kernel)都是利用文件描述符來訪問文件,無論是打開、新建、讀取、寫入文件時(shí),都需要使用文件描述符來指定待操作的文件,因此該值越大,代表一個(gè)進(jìn)程能夠操作的文件越多(但不能超出內(nèi)核限制,最多建議3.8W左右為上限)。
優(yōu)化五、開啟CPU親和機(jī)制
對(duì)于并發(fā)編程較為熟悉的伙伴都知道,因?yàn)檫M(jìn)程/線程數(shù)往往都會(huì)遠(yuǎn)超出系統(tǒng)CPU的核心數(shù),因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)執(zhí)行的原理本質(zhì)上是采用時(shí)間片切換機(jī)制,也就是一個(gè)CPU核心會(huì)在多個(gè)進(jìn)程之間不斷頻繁切換,造成很大的性能損耗。
而CPU親和機(jī)制則是指將每個(gè)Nginx的工作進(jìn)程,綁定在固定的CPU核心上,從而減小CPU切換帶來的時(shí)間開銷和資源損耗,開啟方式如下:
worker_cpu_affinityauto;
優(yōu)化六、開啟epoll模型及調(diào)整并發(fā)連接數(shù)
在最開始就提到過:Nginx、Redis都是基于多路復(fù)用模型去實(shí)現(xiàn)的程序,但最初版的多路復(fù)用模型select/poll最大只能監(jiān)聽1024個(gè)連接,而epoll則屬于select/poll接口的增強(qiáng)版,因此采用該模型能夠大程度上提升單個(gè)Worker的性能,如下:
events{ #使用epoll網(wǎng)絡(luò)模型 useepoll; #調(diào)整每個(gè)Worker能夠處理的連接數(shù)上限 worker_connections10240; }
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:一文搞定Nginx的壓縮、黑白名單、防盜鏈、零拷貝、跨域、雙機(jī)熱備等知識(shí)
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