Varnish---原理及应用

原理如下图:

Varnish---原理及应用_负载均衡

用户请求到达Varnish服务器,经由网卡将请求接入进来到达tcp/ip协议栈解封装后由varnish将报文中请求资源的uri进行hash计算,而后根据计算的得到的键,到进程维持的hash表对比,若键相同,则根据相应的键去值指针所标识的,内存地址空间或是硬盘地址空间将结果取出,而后构建响应报文,将结果响应给客户端,若在hash表中没有响应的键,则进入过程2将请求的报文重新封装,发送给后端的backend server去处理,得到结果保存在缓存中,而后重新构建响应报文,响应给客户端.

Varnish的软件架构

Varnish---原理及应用_ 缓存_02


Varnish的安装

官方网站下载相应发行版的软件包共享库和帮助文档repo.varnish-cache.org

然后执行yum安装

[root@www ~]# yum install \

varnish-3.0.5-1.el6.x86_64.rpm  \

varnish-docs-3.0.0-1.el6.x86_64.\

varnish-libs-3.0.5-1.el6.x86_64.rpm 

需要配置epel源

 

配置文件分为两部分

1,master的配置文件:/etc/sysyconfig/varnish

2,child 的配置文件:/etc/varnish/default.vcl------>>>由master调用vcl编译器转换为C语言形式而后c编译器编译后交由child使用这样避免语法错误child可直接使用

 

 

简单应用篇:

实验拓扑

Varnish---原理及应用_varnish _03

配置varnish

[root@www ~]# vim /etc/sysconfig/varnish

NFILES=131072

MEMLOCK=82000

NPROCS="unlimited"

RELOAD_VCL=1

VARNISH_VCL_CONF=/etc/varnish/default.vcl

VARNISH_LISTEN_PORT=80

VARNISH_ADMIN_LISTEN_ADDRESS=127.0.0.1

VARNISH_ADMIN_LISTEN_PORT=6082

VARNISH_SECRET_FILE=/etc/varnish/secret

VARNISH_MIN_THREADS=50

VARNISH_MAX_THREADS=1000

VARNISH_THREAD_TIMEOUT=120

VARNISH_STORAGE_SIZE=64M

VARNISH_STORAGE="malloc,${VARNISH_STORAGE_SIZE}"

VARNISH_TTL=120

DAEMON_OPTS="-a ${VARNISH_LISTEN_ADDRESS}:${VARNISH_LISTEN_PORT} \

             -f ${VARNISH_VCL_CONF} \

             -T ${VARNISH_ADMIN_LISTEN_ADDRESS}:${VARNISH_ADMIN_LISTEN_PORT} \

             -t ${VARNISH_TTL} \

             -p thread_pool_min=${VARNISH_MIN_THREADS} \

             -p thread_pool_max=${VARNISH_MAX_THREADS} \

             -p thread_pool_timeout=${VARNISH_THREAD_TIMEOUT} \

             -u varnish -g varnish \

             -S ${VARNISH_SECRET_FILE} \

             -s ${VARNISH_STORAGE}"

[root@www ~]# vim /etc/varnish/default.vcl 

vcl 4.0;

 

backend default {

    .host = "192.168.1.2";

    .port = "80";

}

配置http编辑网页文件

Vim /var/www/html/index.html

<h1  Bakend-server 192.168.1.2 </h1>

启动各节点服务

Service vanish start

Service httpd start

客户端测试

 

Varnish---原理及应用_负载均衡_04

进阶应用

需要使用VCL[varnish configure language]

请求数据在varnish中的流向

Varnish---原理及应用_varnish _05


每个vcl_*函数都要有终止语句return(X)来说明下一个步要交给哪个函数处理

 

VCL基本语法[详情及变量man vcl]

1,//,#,/*comment*/ 表示注释

2,sub name,定义一个函数

3,不支持循环,有众多内置变量

4,使用终止语句,没有返回值

5,域专用

6,操作符  =赋值 ==等值比较 ~模式匹配 !取反 &&逻辑与 || 逻辑或

 

内置函数:

regsub (str,regex,sub) 搜索str中能被指定模式匹配的第一个字符串替换为sub 

resuball (str,regex,sub) 搜索str中能被指定模式匹配的全部字符串替换为sub 

Purge:从缓从中挑选出某对象及相关变种一并删除

Reyurn():当vcl域运行结束时控制权交由指定的下一个域处理

Return():重新运行整个vcl每次重启都会增加req.restarts变量中的值 max_restarts限定最大次数

 

Vcl_recv示例:

 

sub vcl_recv {

if (req.http.User-Agent ~ "iPad" ||

req.http.User-Agent ~ "iPhone" ||

req.http.User-Agent ~ "Android") {

set req.http.X-Device = "mobile";

} else {

set req.http.X-Device = "desktop";

}

}


此示例的含义是

如果请求的个护短代理类型是ipad,iphone,或是android那么就在求情的首部中添加一个新的首部X-device为mobile否则就设置为desktop

下面实验说明;在后端service的httpd访问日志中记录下X-Device的值

以下实验紧接上一个实验

首先配置varnish

sub vcl_recv {

    # Happens before we check if we have this in cache already.

    # 

    # Typically you clean up the request here, removing cookies you don't need,

    # rewriting the request, etc.

    if (req.http.User-Agent ~ "ipad"||

        req.http.User-Agent ~  "iphone"||

        req.http.User-Agent ~ "iphone"){

        set req.http.X-Device = "mobile";

        }else {

        set req.http.X-Device = "desktop";

        }

}


配置http日志格式加入X-Device首部的显示

 

Varnish---原理及应用_清除缓存_06

重启httpd varnish使用客户端访问站点

验证结果

查看访问日志

Varnish---原理及应用_ 缓存_07

上图所示的客户端地址为前端的varnish地址若向显示真实的地址方法很简单只需要在上述配置中增加一条vcl语句

sub vcl_recv {

    

    if (req.http.User-Agent ~ "ipad"||

        req.http.User-Agent ~  "iphone"||

        req.http.User-Agent ~ "iphone"){

        set req.http.X-Device = "mobile";

        }else {

        set req.http.X-Device = "desktop";

        }

        set req.http.X-Forwarded-For = client.ip;

}


编辑http访问日志格式

Varnish---原理及应用_清除缓存_08

查看日志,客户端的真实地址就显示出来了

Varnish---原理及应用_varnish _09

判断缓存是否命中

sub vcl_deliver {

    accounting or modifying the final object here.

    if (obj.hits > 0 ) {

        set resp.http.X-Cache = "hit cache" + " " + server.hostname;

        }else {

        set resp.http.X-Cache = "miss cache" + " " + server.hostname;

        }

}



测试结果

Varnish---原理及应用_varnish _10

Varnish---原理及应用_负载均衡_11


如何绕过缓存

sub vcl_recv {

    if (req.http.User-Agent ~ "ipad"||

        req.http.User-Agent ~  "iphone"||

        req.http.User-Agent ~ "iphone"){

        set req.http.X-Device = "mobile";

        }else {

        set req.http.X-Device = "desktop";

        }

        set req.http.X-Forwarded-For = client.ip;

    if (req.url ~ "^/") {

       return(pass);

       }

}



测试结果,无论刷新几次都不会命中缓存

Varnish---原理及应用_varnish _12

如何删除指定的缓存

acl purgers {

        "127.0.0.1";

        "172.16.0.0"/16;

}

 

sub vcl_recv {

        if (req.request == "PURGE") {

                if (!client.ip ~ purgers) {

                        error 405 "Method not allowed";

                }

                return (lookup);

        }

}

sub vcl_hit {

        if (req.request == "PURGE") {

                purge;

                error 200 "Purged";

        }

}

sub vcl_miss {

        if (req.request == "PURGE") {

                purge;

                error 404 "Not in cache";

        }

}

sub vcl_pass {

        if (req.request == "PURGE") {

                error 502 "PURGE on a passed object";

        }

}




客户端测试

 

这里为了方便测试使用linux工具curl

[root@localhost html]# curl http://192.168.1.2

<h1  Bakend-server 192.168.1.2 </h1>

查看头部信息

[root@localhost html]# curl -I http://192.168.1.2

HTTP/1.1 200 OK

Server: nginx/1.0.15

Content-Type: text/html

Last-Modified: Mon, 29 Sep 2014 06:15:54 GMT

Content-Length: 37

Accept-Ranges: bytes

Date: Mon, 29 Sep 2014 06:23:24 GMT

X-Varnish: 1450346254 1450346253

Age: 48

Via: 1.1 varnish

Connection: keep-alive

X-Cache: HIT via localhost.localdomain

此时缓存时命中的下面指定请求的方法看是否能够将缓存清除

[root@localhost html]# curl -X PURGE http://172.16.34.1

 

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"

 "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">

<html>

  <head>

    <title>200 Purged</title>

  </head>

  <body>

    <h1>Error 200 Purged</h1>

    <p>Purged</p>

    <h3>Guru Meditation:</h3>

    <p>XID: 1450346261</p>

    <hr>

    <p>Varnish cache server</p>

  </body>

</html>



看到返回的信息缓存已被清除

下面再次请求主页面验证是否清除 如果缓存没有hit 证明清除成功

[root@localhost html]# curl -I http://172.16.34.1

HTTP/1.1 200 OK

Server: nginx/1.0.15

Content-Type: text/html

Last-Modified: Mon, 29 Sep 2014 06:15:54 GMT

Content-Length: 37

Accept-Ranges: bytes

Date: Mon, 29 Sep 2014 06:27:00 GMT

X-Varnish: 1450346262

Age: 0

Via: 1.1 varnish

Connection: keep-alive

X-Cache: MISS via localhost.localdomain


由此可见缓存MISS证明清除成功

 

Varnish实现负载均衡

编辑配置文件

backend web1 {

  .host = "192.168.1.2";

  .port = "8080";

  .probe = {

        .url="/.health.html";

        .interval = 2s;

        .window  = 8;

        .threshold = 3;

        .initial = 2 ;

          }

 

}

backend web2 {

  .host = "192.168.1.3";

  .port = "8080";

  .probe = {

         .url="/.health.html"; ------------->检测的页面

         .interval = 2s;      ------------->健康监测的时间间隔

         .window  = 8;     ------------->检测的次数

         .threshold = 3;     -------------->3次失败才认为后端主机不可用

         .initial = 2 ;        ------------->2次成功就说明后端主机正常

          }

}

 

director http_server round-robin { ----->算法为rr

     {.backend=web1;}

     {.backend=web2;}

}

acl purgers {

"127.0.0.1";

"172.16.0.0"/16;

}

 

sub vcl_recv {

        if (req.url ~ "^/"){

            set req.backend = http_server;

            return (pass);

        }

 

if (req.request == "PURGE") {

if (!client.ip ~ purgers) {

error 405 "Method not allowed";

}

return (lookup);

}

}

sub vcl_hit {

if (req.request == "PURGE") {

purge;

error 200 "Purged";

}

}

sub vcl_miss {

if (req.request == "PURGE") {

purge;

error 404 "Not in cache";

}

}

sub vcl_pass {

if (req.request == "PURGE") {

error 502 "PURGE on a passed object";

}

}

      

sub vcl_deliver {

        if (obj.hits > 0) {

                set resp.http.X-Cache = "HIT via" + " " + server.hostname;

        } else {

                set resp.http.X-Cache = "MISS via" + " " + server.hostname;

        }

}


配置后端服务器页面建立健康监测页面两个节点分别建立

Server1  :Vim /var/www/html/{index.html,.health.html}

Index.html内容   -----><h1> Bacekend-server1 192.16.1.2 </h1>

health.html内容   -----> OK

Server2  :Vim /var/www/html/{index.html,.health.html}

Index.html内容   -----><h1> Bacekend-server2 192.16.1.3 </h1>

health.html内容   -----> OK


客户端测试

[root@localhost ~]# curl http://172.16.101.200

<h1> Backend-server1 192.168.1.2 </h1>

[root@localhost ~]# curl http://172.16.101.200

<h1> Back-server2 192.168.1.3 </h1>

[root@localhost ~]# curl http://172.16.101.200

<h1> Backend-server1 192.168.1.2 </h1>

[root@localhost ~]# curl http://172.16.101.200

<h1> Back-server2 192.168.1.3 </h1>

查看后端状态

[root@localhost ~]# varnishadm

varnish> backend.list

200        

Backend name                   Refs   Admin      Probe

web1(192.168.1.2,,8080)        1      probe      Healthy 8/8

web2(192.168.1.3,,8080)        1      probe      Healthy 8/8

停止其中一个backend-server

varnish> backend.list

200        

Backend name                   Refs   Admin      Probe

web1(192.168.1.2,,8080)        1      probe      Sick 0/8

web2(192.168.1.3,,8080)        1      probe      Healthy 8/8

这是只能访问web2