Nginx反向代理和缓存

一、Nginx反向代理

1.调度和代理的区别：

1.调度基于内核层面，代理基于应用层面

2.代理必须实现一手托两家

3.调度不需要监听任何端口，不需要工作任何应用程序，代理需要工作和上游服务器一模一样的进程

4.调度没有并发上限，代理最高65535

5.调度只实现报文转发，代理必须实现重构报文

6.通常情况下代理会关联缓存，调度不会（haproxy不支持缓存）

正向代理和反向代理的区别：

1.正向代理：为客户端提供服务的代理，实现访问控制；明确知道访问的是代理服务器

2.反向代理：为服务端提供服务的代理；客户端不知道访问的是代理服务器

3.透明代理：通过某些技术手段nat转换，或者通过某些应用程序修改你的浏览器，让你不察觉你访问的是代理服务器，但是一样可以为客户端提供代理服务。如：squid

2.代理经典架构体系图：

ht_core:web服务器模块，实现自身web服务器功能；基于kv存储的方式缓存到磁盘中，k缓存到内存区、v是以hash码存储到磁盘区。

ht_upstream:集群模块，代理的集群功能，应用程序服务器（python:uwsgi）；本质：调用ht_proxy模块，实现代理后台多个web服务器资源达到负载均衡

ht_proxy:普通代理模块，普通代理功能

ht_fastcgi:异构代理模块 ，关联后台php、Python

工作进程走的是事件驱动、复用I/O模型、异步非阻塞I/O模型（用户缓存）

【注】：代理服务器副作用非常大，错误也会缓存，但是可以基于修剪缓存工具进行修剪（本质就是把hash码删除）；也可以把缓存时间设置短一些。

3.Nginx集群

①Nginx除了是一个强大的静态web服务器，也是强大的负载均衡器，它通过应用层完成负载均衡，构建成负载均衡集群的架构。Nginx的集群本质上是基于反向代理来实现。

②：基于应用层完成负载--->nginx  proxy

③：upstream server：上游服务器，即被代理服务器所连接的后台真实服务器

nginx缺点：算法少

4.Nginx的代理模块

 upstream模块（ngx_http_upstream、ngx_stream_proxy_module）   

 fastcgi模块（ngx_http_fastcgi）   

 uwsgi模块（ngx_http_uwsgi）  

 proxy模块（ngx_http_proxy）:用于单台代理

【注】：反向代理可以实现全根代理（完全放弃自己web服务器功能，完全代理后台），也可以实现半根代理 

①：proxy模块

        proxy模块（ngx_http_proxy）

        server {

            listen

            server_name

            location / {

                proxy_pass //粘性工具

            }

        }

以proxy模块配置反向代理，格式：

    location /uri {

        proxy_pass http://upstream_server:port/newuri;       #（可以代理全根，Nginx也可以自己作为web服务器对客户提供服务）

}

例：

【注】：①如果在代理区域使用正则表达式，代理的的地址不能承接URI，否则为语法错误。

               ②只要能被正则表达式能匹配到，都会将请求调度到对应的代理服务器的URI

                无需考虑前端URI的资源，只需考虑重写后的结果URI

               ③若后端web服务设置主机名虚拟主机，代理转发不会将请求头部进行转发，而是默认                        中心主机代理（解决方案：proxy_set_header Host $http_host;）

               ④上述代理方式，在上游US日志的记录上，之后记录请求的地址，不会记录源客户端的                    IP地址，无法完成用户日志的精准分析。于是需要引用remote_addr这个变量来进行记              录基于源客户端的IP地址的日志，使用proxy_set_header配置方法，来定义remote_addr。

                多层代理记录  X-Forwarder-For $proxy_add_x_forwarded_for

二、Nginx中配置缓存

1.缓存的简介

缓存：缓存数据在内存空间，以kv对进行存储，以hash码进行定位指引。

缓存路径的目录由proxy_cache_path来定义   （定义在httpd上下文）

 优先级：浏览器、代理、服务器

2.定义缓存路径配置方式

定义格式：

proxy_cache_path PATH levels=levels keys_zone=name:size [interactive=time] [max_size=#k|M|G]

定义详解：PATH：缓存路径

                  前Level：级层目录

                  后level：目录名称的字符量

                   Keys_zone：定义键名字和大小

                   Levels=1:2:4

例如：

proxy_cache_path /data/caches levels=1:2 keys_zone=xxhf123_cdn:100m inactive=30m max_size=100m;

代表缓存目录在这个路径下，允许出现二级子目录，一级子目录名称为单个字符，二级子目录为双位字符。

Keys_zone键存储的名称为one和大小为10M。

【注】：缓存目录属主属组必须是nginx

缓存文件示例：/cache/nginx/b/02/c649288d058e4b67c2b30bfbbcf5500b

3.在http段中定义缓存，定义完后在http、server、location中使用proxy_cache进行调用。

（1）定义缓存的其他属性

定义触发缓存的最少访问次数：（默认一次）

格式：proxy_cache_min_uses number;

例如：proxy_cache_min_uses 5;

（2）定义客户端请求缓存的方法

格式：proxy_cache_methods GET |HEAD POST...

默认为GET和HEAD

（3）定义缓存修剪管理

proxy_cache_purge：   编译的时候添加--add-module=/root/ngx_cache_purge-2.3

缓存后过期后重新校验：

proxy_cache_revalidate on | off

跟后端服务器交互发生错误情况下，使用过期的缓存内容响应请求错误请求

proxy_cache_use_stale error timeout | invalid_header | http_500 ......

跟后端服务器交互连接超时情况下，使用过期缓存响应请求

proxy_commect_timeout;

自定义缓存时长

Proxy_cache_valid [code ...] time;

添加代理服务器的地址到首部

add_header X-Via $server_addr;

添加缓存命中状态到报文首部

add_header X_cache_hit $upstream_cache_status;

例：

三、 Nginx基于反向代理实现负载均衡

1.upstream负载均衡模块

  【注】：只能定义在http配置段中

配置语法：

        upstream name {

            [ip_hash]    #源地址hash绑定

            server backend1.example.com [weight=5];（权重）

            server 127.0.0.1:8080    max_fails=3 fail_timeout=30s;（表示如果请求上游发生错误3次，超时30s，将连接不上的上游节点下线）

            server backup1.example.com   backup|down;（备份节点，如果需要可以顶上 | 永久下线）

例：表示加权轮询上游被调度的服务器10.10 和10.20

【注】： 定义upsteam后，上游服务器在proxy_pass中需要改成upsteam命名的名称

 

2. Nginx的调度算法(方法)

rr  wrr（定义upsteam_server的weight）

Ip_hash： 源地址hash，实现session绑定

3.基于sticky实现Session绑定的

ip_hash的源地址绑定方式有很大的副作用，因此通常基于sticky方式来实现绑定。

①：cookie

    upstream backend {

        server backend1.example.com;

        server backend2.example.com;

        sticky cookie srv_id expires=1h domain=.example.com path=/;

        }

4.fastcgi模块（ngx_http_fastcgi）

Nginx默认无法以模块的方式连接php，Fastcgi实现代理不属于http协议，而是必须基于fastcgi协议的默认9000端口进行代理。

我们可以以fpm的方式进行调度fastcgi请求，同时定义PHP自己的fpm工作模式，进行参数设定。

fastcgi模块对应常见配置

①fastcgi pass     将fastcgi请求代理给指定的主机

fastcgi_pass address;（定义在location或者if location配置段中）

例如：fastcgi_pass localhost:9000;

②fastcgi_index    基于fastcgi请求的默认索引页

例如：fastcgi_index index.php

③fastcgi_param    向后端传递的参数

fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;

④fastcgi请求超时时长 

fastcgi_connect_timeout time;（在http   server   location中定义）

例如：fastcgi_connect_timeout 60s;   #通常不要超过75s

5.定义fastcgi缓存

fastcgi_cache（需要配置在http配置段）

例如：fastcgi_cache_path  /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=fcgicache:10m inactive=3m max_size=1g;

定义fastcgi缓存页面缓存属性

fastcgi_cache_valid [code ...] time; （可设置在http server location中）

例：

 

使用ab压力测试，动态页面缓存未开启和开启之后的对比效果

例如：ab -n 10 -c 2 http://192.168.10.100/index.php

通常情况下，在企业生产环境中，动态网页是否缓存由程序内部代码去定义

 四、LNMP架构搭建 

Nginx和apache不同之处在于，nginx对动态资源的处理能力非常差，并且无法向apache一样以模块装载的方式进行勾连php，

Nginx需要以fpm方式进行连接php，来完成LNMP架构的部署。   LNAMP

部署过程：

①：fastcgi的相关配置：

    LNMP：php启用fpm模型前提，需要Nginx以代理的方式将PHP动态资源的请求交给fastcgi的9000端口进行处理

    fastcgi由单独fpm模块进行处理。在主配置文件中的虚拟主机中，定义fastcgi区域

②：安装php和mysql

yum -y install php mariadb mariadb-server mysql-devel php-mysql php-cgi php-mbstring php-gd php-fpm

③：安装php依赖组件

yum -y install autoconf libjpeg libjpeg-devel libpng libpng-devel freetype freetype-devel libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel glibc glibc-devel glib2 glib2-devel bzip2 bzip2-devel ncurses ncurses-devel curl curl-devel e2fsprogs e2fsprogs-devel krb5 krb5-devel libidn libidn-devel openssl openssl-devel openldap openldap-devel nss_ldap openldap-clients openldap-servers

④：配置php-mysql的勾连

⑤：部署应用验证结构

配置Nginx和Apache的动静分离

①：在企业级web服务应用中，通常Nginx用于纯静态的web服务，部分情况下也可以实现Nginx和apache进行结合，前台静态资源由Nginx进程处理，后台有Apache和PHP进行处理，各司其职，形成Nginx和Apache的动静分离   --->  LNAMP  （目前不常用）

②：Nginx和Apache本质上Nginx作为前端纯静态服务器，Apache作为后端服务器，结合使用PHP，动静分离，实质上实现的是Nginx的反向代理

配置思路：

①：先构建一台nginx的静态web服务器，以代理的方式，基于正则表达式定向到后台的动态apache-php服务器。  LNAMP

如图所示：

proxy_pass表示代理给后台的192.168.22.13主机

②：构建一台LAMP架构的主机（步骤略）

③：在LAMP架构内配置动态页面和静态页面，浏览器分别访问静态服务器的动态资源和动态服务器的静态资源，验证动静分离结果。