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【大型網站技術實踐】初級篇：借助Nginx搭建反向代理服務器(轉)，nginx搭建

【大型網站技術實踐】初級篇：借助Nginx搭建反向代理服務器(轉)

出處:http://edisonchou.cnblogs.com/

一、反向代理：Web服務器的“經紀人”

1.1 反向代理初印象

　　反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務器來接受internet上的連接請求，然後將請求轉發給內部網絡上的服務器，並將從服務器上得到的結果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務器對外就表現為一個服務器。

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　　從上圖可以看出：反向代理服務器位於網站機房，代理網站Web服務器接收Http請求，對請求進行轉發。

1.2 反向代理的作用

　　①保護網站安全：任何來自Internet的請求都必須先經過代理服務器；

　　②通過配置緩存功能加速Web請求：可以緩存真實Web服務器上的某些靜態資源，減輕真實Web服務器的負載壓力；

　　③實現負載均衡：充當負載均衡服務器均衡地分發請求，平衡集群中各個服務器的負載壓力；

二、初識Nginx：簡單卻不平凡

2.1 Nginx是神馬？

　　Nginx是一款輕量級的網頁服務器、反向代理器以及電子郵件代理服務器。其將源代碼以類BSD許可證的形式發布，因它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名。

Source：Nginx（發音同engine x），它是由俄羅斯程序員Igor Sysoev所開發的。起初是供俄國大型的門戶網站及搜索引擎Rambler（俄語：Рамблер）使用。此軟件BSD-like協議下發行，可以在UNIX、GNU/Linux、BSD、Mac OS X、Solaris，以及Microsoft Windows等操作系統中運行。

　　說到Web服務器，Apache服務器和IIS服務器是兩大巨頭；但是運行速度更快、更靈活的對手：Nginx 正在迎頭趕上。

2.2 Nginx的應用現狀

　　Nginx 已經在俄羅斯最大的門戶網站── Rambler Media（www.rambler.ru）上運行了3年時間，同時俄羅斯超過20%的虛擬主機平台采用Nginx作為反向代理服務器。

　　在國內，已經有淘寶、新浪博客、新浪播客、網易新聞、六間房、56.com、Discuz!、水木社區、豆瓣、YUPOO、海內、迅雷在線等多家網站使用 Nginx 作為Web服務器或反向代理服務器。

2.3 Nginx的核心特點

　　（1）跨平台：Nginx 可以在大多數 Unix like OS編譯運行，而且也有Windows的移植版本；

　　（2）配置異常簡單：非常容易上手。配置風格跟程序開發一樣，神一般的配置；

　　（3）非阻塞、高並發連接：數據復制時，磁盤I/O的第一階段是非阻塞的。官方測試能夠支撐5萬並發連接，在實際生產環境中跑到2～3萬並發連接數。（這得益於Nginx使用了最新的epoll模型）；

PS：對於一個Web服務器來說，首先看一個請求的基本過程：建立連接---接收數據---發送數據，在系統底層看來：上述過程（建立連接---接收數據---發送數據）在系統底層就是讀寫事件。

①如果采用阻塞調用的方式，當讀寫事件沒有准備好時，必然不能夠進行讀寫事件，那麼久只好等待，等事件准備好了，才能進行讀寫事件，那麼請求就會被耽擱。

②既然沒有准備好阻塞調用不行，那麼采用非阻塞調用方式。非阻塞就是：事件馬上返回，告訴你事件還沒准備好呢，你慌什麼，過會再來吧。好吧，你過一會，再來檢查一下事件，直到事件准備好了為止，在這期間，你就可以先去做其它事情，然後再來看看事件好了沒。雖然不阻塞了，但你得不時地過來檢查一下事件的狀態，你可以做更多的事情了，但帶來的開銷也是不小的。

　　（4）事件驅動：通信機制采用epoll模型，支持更大的並發連接。

①非阻塞通過不斷檢查事件的狀態來判斷是否進行讀寫操作，這樣帶來的開銷很大，因此就有了異步非阻塞的事件處理機制。這種機制讓你可以同時監控多個事件，調用他們是阻塞的，但可以設置超時時間，在超時時間之內，如果有事件准備好了，就返回。這種機制解決了上面阻塞調用與非阻塞調用的兩個問題。

②以epoll模型為例：當事件沒有准備好時，就放入epoll(隊列)裡面。如果有事件准備好了，那麼就去處理；如果事件返回的是EAGAIN，那麼繼續將其放入epoll裡面。從而，只要有事件准備好了，我們就去處理它，只有當所有事件都沒有准備好時，才在epoll裡面等著。這樣，我們就可以並發處理大量的並發了，當然，這裡的並發請求，是指未處理完的請求，線程只有一個，所以同時能處理的請求當然只有一個了，只是在請求間進行不斷地切換而已，切換也是因為異步事件未准備好，而主動讓出的。這裡的切換是沒有任何代價，你可以理解為循環處理多個准備好的事件，事實上就是這樣的。

③與多線程方式相比，這種事件處理方式是有很大的優勢的，不需要創建線程，每個請求占用的內存也很少，沒有上下文切換，事件處理非常的輕量級，並發數再多也不會導致無謂的資源浪費（上下文切換）。對於IIS服務器，每個請求會獨占一個工作線程，當並發數上到幾千時，就同時有幾千的線程在處理請求了。這對操作系統來說，是個不小的挑戰：因為線程帶來的內存占用非常大，線程的上下文切換帶來的cpu開銷很大，自然性能就上不去，從而導致在高並發場景下性能下降嚴重。

總結：通過異步非阻塞的事件處理機制，Nginx實現由進程循環處理多個准備好的事件，從而實現高並發和輕量級。

　　（5）Master/Worker結構：一個master進程，生成一個或多個worker進程。

PS：Master-Worker設計模式核心思想是將原來串行的邏輯並行化，並將邏輯拆分成很多獨立模塊並行執行。其中主要包含兩個主要組件Master和Worker，Master主要將邏輯進行拆分，拆分為互相獨立的部分，同時維護了Worker隊列，將每個獨立部分下發到多個Worker並行執行，Worker主要進行實際邏輯計算，並將結果返回給Master。

問：nginx采用這種進程模型有什麼好處？

答：采用獨立的進程，可以讓互相之間不會影響，一個進程退出後，其它進程還在工作，服務不會中斷，Master進程則很快重新啟動新的Worker進程。當然，Worker進程的異常退出，肯定是程序有bug了，異常退出，會導致當前Worker上的所有請求失敗，不過不會影響到所有請求，所以降低了風險。

　　（6）內存消耗小：處理大並發的請求內存消耗非常小。在3萬並發連接下，開啟的10個Nginx 進程才消耗150M內存（15M*10=150M）。

　　（7）內置的健康檢查功能：如果 Nginx 代理的後端的某台 Web 服務器宕機了，不會影響前端訪問。

　　（8）節省帶寬：支持 GZIP 壓縮，可以添加浏覽器本地緩存的 Header 頭。

　　（9）穩定性高：用於反向代理，宕機的概率微乎其微。

三、構建實戰：Nginx+IIS構築Web服務器集群的負載均衡

　　這裡我們主要在Windows環境下，通過將同一個Web網站部署到不同服務器的IIS上，再通過一個統一的Nginx反響代理服務器對外提供統一訪問接入，實現一個最簡化的反向代理和負載均衡服務。但是，受限於實驗條件，我們這裡主要在一台計算機上進行反向代理、IIS集群的模擬，具體的實驗環境如下圖所示：我們將nginx服務和web網站都部署在一台計算機上，nginx監聽http80端口，而web網站分別以不同的端口號（這裡是8050及8060）部署在同一個IIS服務器上，用戶訪問localhost時，nginx作為反向代理將請求均衡地轉發給兩個IIS中不同端口的Web應用程序進行處理。雖然實驗環境很簡單而且有限，但是對於一個簡單的負載均衡效果而言，本文是可以達到並且展示的。

3.1 准備一個ASP.NET網站部署到IIS服務器集群中

　　（1）在VS中新建一個ASP.NET Web應用程序，但是為了在一台計算機上展示效果，我們將這個Web程序復制一份，並修改兩個Web程序的Default.aspx，讓其的首頁顯示不同的一點信息。這裡Web1展示的是“The First Web：”，而Web2展示的則是“The Second Web”。

　　（2）調試運行，看看兩個網站的效果如何？

　　①Web1的展示效果：

　　②Web2的展示效果：

　　③部署到IIS中，分配不同的端口號：這裡我選擇了Web1:8050，Web2:8060

　　（3）總結：在真實環境中，構建Web應用服務器集群的實現是將同一個Web應用程序部署到Web服務器集群中的多個Web服務器上。

3.2 下載Nginx並部署到服務器中作為自啟動的Windows服務

　　（1）到Nginx官網下載Nginx的Windows版本：http://nginx.org/en/download.html（這裡我們使用nginx/Windows-1.4.7版本進行實驗，本文底部有下載地址）

　　（2）解壓到磁盤任意目錄，例如這裡我解壓到了：D:\Servers\nginx-1.4.7

　　（3）啟動、停止和重新加載服務：通過cmd以守護進程方式啟動nginx.exe：start nginx.exe，停止服務：nginx -s stop，重新加載配置：nginx -s reload；

　　（4）每次以cmd方式啟動Nginx服務不符合實際要求，於是我們想到將其注冊為Windows服務，並設置為自動啟動模式。這裡，我們使用一個不錯的小程序：“Windows Service Wrapper”，將nginx.exe注冊為Windows服務，具體的步湊如下：

　　①下載最新版的 Windows Service Wrapper 程序，比如我下載的名稱是 "winsw-1.8-bin.exe"（本文底部有下載地址），然後把它命名成你想要的名字（比如: "nginx-service.exe"，當然，你也可以不改名）

　　②將重命名後的 nginx-service.exe 復制到 nginx 的安裝目錄（比如，我這裡是 "D:\Servers\nginx-1.4.7"）

　　③在同一個目錄下創建一個Windows Service Wrapper 的XML配置文件，名稱必須與第一步重命名時使用的名稱一致（比如我這裡是 "nginx-service.xml", 如果，你沒有重命名，則應該是 "winsw-1.8-bin.xml"），這個XML的內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<service>
<id>nginx</id>
<name>Nginx Service</name>
<description>High Performance Nginx Service</description>
<executable>D:\Servers\nginx-1.4.7\nginx.exe</executable>
<logpath>D:\Servers\nginx-1.4.7\</logpath>
<logmode>roll</logmode>
<depend></depend>
<startargument>-p D:\Servers\nginx-1.4.7</startargument>
<stopargument>-p D:\Servers\nginx-1.4.7 -s stop</stopargument>
</service>

　　④在命令行下執行以下命令，以便將其注冊成Windows服務：nginx-service.exe install

　　⑤接下來就可以在Windows服務列表看到Nginx服務了，這裡我們可以將其設置為自動啟動了：

　　（5）總結：在Windows環境中，要對外提供的Windows服務一般都要將其啟動類型設置為自動。

3.3 修改Nginx核心配置文件nginx.conf

　　（1）進程數與每個進程的最大連接數：

　　　　•nginx進程數，建議設置為等於CPU總核心數　　　　　　　　•單個進程最大連接數，那麼該服務器的最大連接數=連接數*進程數

　　（2）Nginx的基本配置：

　　　　•監聽端口一般都為http端口：80; 　　　　•域名可以有多個，用空格隔開：例如 server_name www.ha97.com ha97.com;

　　（3）負載均衡列表基本配置：

　　　　•location / {}：對aspx後綴的進行負載均衡請求，假如我們要對所有的aspx後綴的文件進行負載均衡時，可以這樣寫：location ~ .*\.aspx$ {}

　　　　•proxy_pass：請求轉向自定義的服務器列表，這裡我們將請求都轉向標識為http://cuitccol.com的負載均衡服務器列表；

　　　　•在負載均衡服務器列表的配置中，weight是權重，可以根據機器配置定義權重（如果某台服務器的硬件配置十分好，可以處理更多的請求，那麼可以為其設置一個比較高的weight；而有一台的服務器的硬件配置比較差，那麼可以將前一台的weight配置為weight=2，後一台差的配置為weight=1）。weigth參數表示權值，權值越高被分配到的幾率越大；

　　（4）總結：最基本的Nginx配置差不多就是上面這些內容，當然僅僅是最基礎的配置。（詳細的配置內容請下載底部的nginx-1.4.7詳細查看）

3.4 添加Nginx對於靜態文件的緩存配置

　　為了提高響應速度，減輕真實服務器的負載，對於靜態資源我們可以在反向代理服務器中進行緩存，這也是反向代理服務器的一個重要的作用。

　　（1）緩存靜態資源之圖片文件

　　root /nginx-1.4.7/staticresources/image：對於配置中提到的jpg/png等文件均定為到/nginx-1.4.7/staticresources/image文件夾中進行尋找匹配並將文件返回；

　　expires 7d：過期時效為7天，靜態文件不怎麼更新，過期時效可以設大一點，如果頻繁更新，則可以設置得小一點；

　　TIPS：下面的樣式、腳本緩存配置同這裡一樣，只是定位的文件夾不一樣而已，不再贅述。

　　（2）緩存靜態資源之樣式文件

　　（3）緩存靜態資源之腳本文件

　　（4）在nginx服務文件夾中創建靜態資源文件夾，並要緩存的靜態文件拷貝進去：這裡我主要將Web程序中用到的image、css以及js文件拷貝了進去；

　　（5）總結：通過配置靜態文件的緩存設置，對於這些靜態文件的請求可以直接從反向代理服務器中直接返回，而無需再將這些靜態資源請求轉發到具體的Web服務器進行處理了，可以提高響應速度，減輕真實Web服務器的負載壓力。

3.5 簡單測試Nginx反向代理實現負載均衡效果

　　（1）第一次訪問http://localhost/Default.aspx時從127.0.0.1:8050處理響應返回結果

　　（2）第二次訪問http://localhost/Default.aspx時從127.0.0.1:8060處理響應返回結果

　　（3）多次訪問http://localhost/Default.aspx時的截屏：

學習小結

　　在本文中，借助了Nginx這個神器簡單地在Windows環境下搭建了一個反向代理服務，並模擬了一個IIS服務器集群的負載均衡效果。從這個DEMO中，我們可以簡單地感受到反向代理為我們所做的事情，並體會負載均衡是怎麼一回事。但是，在目前大多數的應用中，都會將Nginx部署在Linux服務器中，並且會做一些針對負載均衡的優化配置，這裡我們所做的僅僅就是一個小小的使用而已（just修改一下配置文件）。不過，萬丈高樓平地起，前期的小小體會，也會幫助我們向後期的深入學習奠定一點點的基礎。

　　突然在QQ空間裡看到了朋友送的禮物，猛然發現今天居然是我的陽歷生日，好吧，我祝我自己生日快樂，希望自己在未來的日子中能夠做更多的實踐，分享更多的內容。當然，如果你覺得本文還可以，那也麻煩點個贊，不要吝啬你的鼠標左鍵喲。