nginx 绿色 nginx keepalive lvs

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mob64ca140530fb 2024-05-15 09:49:33

1、简介

Nginx是一个多进程的高性能反向代理服务器
Nginx包含一个master进程，用于接收操作者的指令去管理worker进程，该进程不处理客户端请求

Nginx包含多个worker进程（默认1个，可以再config中的worker_processes进行配置），worker进程用于接收客户端的请求，每个worker可以连接多个客户端，多个worker之间由于是进程，所以相互完全没有任何影响。

2、网络模型

Nginx在Linux下默认采用Epoll模型来实现异步非阻塞

3、 Worker配置

Nginx在配置中可以对worker的连接数进行配置worker_connections，默认配置为1024

4、 Nginx配置结构

main：全局配置

event：配置工作模式（配置epoll）以及连接数
http：http模块相关配置

server: 虚拟主机配置，可以有多个

location：路由规则，表达式
upstream: 集群、内网服务器

5、 Nginx路由规则配置

location后面的路由会拼接到root的路由后面，如果不想要拼接，则使用alias配置

访问html/test下的资源

location /test {    
    root  html
}

等价于

location /static {
    alias  html/test
}

6、gzip配置

开启 gzip压缩功能：提高传输效率，节约带宽

gzip  on;

限制最小压缩:小于该配置的文件不会被压缩，单位字节

gzip_min_length 1;

定义压缩的级别（压缩比）：该值越大，压缩后的文件越小，但是占用CPU会越多

gzip_comp_level 3;

定义压缩文件的类型：只有配置了的文件类型才会被压缩

gzip_types text/plain application/javascript application/x-javascript text/css application/xml text/javascript image/jpeg image/png image/gif application/json;

7、location路由规则

空格：默认匹配
=：精准匹配，路由必须与，则路由必须完全匹配
~ ：正则匹配，

~*：不区分大小写匹配
~：精准正则匹配，区分大小写

^~：不使用正则表达式，以某个字符开头的路由匹配

8、Nginx配置跨域问题

当别的Origin需要访问Nginx的资源时（此时Nginx相当于一个后端服务器），会出现跨域问题，此时才需要针对Nginx进行跨域配置，所以跨域只要配置到真正的资源服务器端就行。如果Nginx只是用来做反向代理则不用配置跨域，例如利用Nginx代理SpringBoot服务，则只需要在SpringBoot后端进行跨域配置即可

#允许跨域请求的域，*代表所有
add_header 'Access-Control-Allow-Origin' *;
#允许跨域请求携带上cookie
add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';
#允许跨域请求的方法类型
add_header 'Access-Control-Allow-Methods' *;
#允许跨域请求携带的请求头
add_header 'Access-Control-Allow-Headers' *;

9、Nginx静态资源防盗链

valid_referers *.foodie-dev.com;
if ($invalid_referer) {
   return 404; 
}

10、四层和七层负载均衡

10.1 四层负载均衡

基于IP加端口的负载均衡，通过转发请求到后台的服务器，只负责转发，并记录连接由哪个后台服务处理，并于服务建立长链接，该连接的后续请求都会被指向该后台服务器。是传输层的负载均衡，主要基于TCP和UDP。四层负载均衡只能转发请求，但是不可以处理请求。

F5：硬负载均衡，基于硬件的商业级别负载均衡
LVC：基于Linux内核的四层负载均衡
Haproxy：支持转发功能，可以做四层也可以做七层
Nginx：四层负载均衡，也可以做七层负载均衡，可以基于Http做负载均衡，1.9版本之后才支持

10.2 七层负载均衡

基于URL或IP的负载均衡，是基于应用层的，是针对HTTP协议的负载均衡。七层负载均衡可以处理请求

Nginx 七层负载均衡
Haproxy 七层负载均衡
apache 七层负载均衡

10.3 DNS低于负载均衡

根据请求IP的地域性，DNS服务器解析时以就近原则选取就近机房的IP进行解析，从而实现了负载均衡

11、upstream反向代理

通upstream配置多台代理服务器，在路径匹配中通过proxy_pass来指向upstream来实现

upstream liumeng-servers{
    server liumeng01:8080;
    server liumeng02:8080;
    server liumeng03:8080;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.liumeng.com;

    location / {
        proxy_pass http://liumeng-servers;
    }
}

11.1 指令参数

max_conns：限制服务器的最大连接数，默认值为：0，表示不作任何限制，当使用多个worker时，该限制是针对每个worker，那么此时服务器的最大连接总数为max_conns * workers_count
slow_start（商业版本才支持）：设置权重在指定时间内从0开始慢慢缓慢增加设置值，从而设置节点服务器慢慢的加入到集群中。
down：标识服务节点状态为不可用
backup：标识服务节点为备用节点，只有当正常节点不可用时，该节点才会被访问
max_fails：最大失败次数，默认值1，当节点的失败次数达到该配置值时，nginx会将该节点从可用节点中移除，标记为不可用，然后在fail_timeout后再将该节点标记为可用，然后允许请求转到该节点，如果又失败，则会重复之前的操作
fail_timeout：与max_fails配合使用，用于配置失败空闲期，表示在节点失败之后，在fail_timeout时间内该节点不会被使用，默认值为10s
keepalive（是http模块的upstream配置项）：用于配置节点长连接的连接数，需要配置location中prox_http_version为1.1（1.0是不支持长连接的），配置prox_set_header为Connection ""来清空请求头中的连接类型

upstream liumeng-servers{
    server liumeng01:8080;
    #server liumeng02:8080;
    #server liumeng03:8080;
    keepalive 32;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.liumeng.com;

    location / {
        proxy_pass http://liumeng-servers;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Connection "";
    }
}

12、Nginx负载均衡算法

轮询（默认）
加权轮询，轮询也是一个加权轮询，只是权重都是默认值1
一致性Hash：
ip_hash：根据请求的IP的hash来决定请求后端的哪一台机器，同一个IP的请求都会被转到同一个后台服务，在upstream中增加ip_hash;即可启用。参与hash运算的之后ip地址的前三段，即：对地址192.168.1.172进行ip hash运算时，运算的是：ip_hash(192, 168, 1)。
url_hash：对请求的url进行hash运算。在upstream中增加hash $request_uri进行开启
least_conn：最小连接数。在upstream中增加least_conn进行开启

13、缓存

13.1 浏览器缓存配置

expires [Time]s：在location中添加该配置来设置缓存时长，例如：expires 10s;
expires @[Time]：在location中添加该配置来设置缓存具体的失效时长，例如：expires @22h10m;设置在晚上22点10分失效
expire -[Time]：在location中添加该配置来设置缓存已经失效了多长时间，例如：expires -1h;设置缓存已经失效了1个小时
expire epoch：不设置cache
expire off：关闭缓存，默认配置
expire max：设置缓存失效时间为最大失效时长

13.2 反向代理缓存

（1）缓存空间配置

proxy_cache_path [path] keys_zone=[name]:[size]来设置代理的缓存，例如：proxy_cache_path /usr/local/nginx/upstream_cache keys_zone=mycache:5m max_size=1g，表示定义一个名为mycache的缓存空间，初始化大小为5兆，缓存存储路径为/usr/local/nginx/upstream_cache，缓存最大为1g。

keys_zone：设置共享空间名称和占用的大小
max_size：设置缓存空间的最大大小
inactive：设置缓存有效时长，超过该时长的缓存会自动清理
use_temp_path：是否使用临时目录，off：关闭

（2）缓存启用配置

proxy_cache：在server中使用 proxy_cache [name]来开启缓存，例如：proxy_cache mycache来使用上面配置的缓存
proxy_cache_valid：在server中使用 proxy_cache_valid [...status][time]来配置指定状态码的缓存时长，例如：proxy_cache_valid 200 304 4h来配置对响应状态码为200或400的响应缓存4h

14、Nginx的高可用–Keepalived

通过动态绑定虚拟IP来实现的高可用，所以Keepalived只能保证机器的高可用，无法保证机器内部服务的高可用。

解决单点故障
组件免费
可以实现高可用HA机制
基于VRRP协议

14.1 虚拟路由冗余协议VRRP

Virtual Router Redundancy Protocol
解决内网单机故障的路由协议
构建有多个路由器Master backup
虚拟IP-VIP （Virtual IP Address）

Keepalived通过心跳连接多个服务，主备服务共同绑定同一个虚拟IP地址，正常情况下只有Master的虚拟IP地址会生效，当Master宕机后，另外的Backup就会启动在网卡上绑定该虚拟IP地址，从而实现服务的高可用。当Mater又启动可用时，虚拟IP又会绑定到Master机器上。

14.2 配置

router_id：KeepAlived的路由id，当前安装keepalived节点主机的标识符，全局唯一
vrrp_instance：计算机节点配置

state： MASTER\BACKUP 主节点或备用节点
interface：网卡名称，必须要于当前计算机的网卡名称一致
virtual_router_id：虚拟理由ID，主备机的要保证一致
priority：权重/优先级，当Master挂掉后，谁的权重越高越能成为master
advert_int：主备质检同步检查的时间间隔，默认1s
authentication：认证授权的密码，防止非法节点的进入
virtual_ipaddress：虚拟ip

14.3 通过定时脚本间接实现服务高可用

通过再机器上绑定一个定时脚本，每隔一段时间来检测一下服务是否存活，如果服务挂掉了，就kill keepalived的进程，从而间接的来实现服务的高可用

#!/bin/bash

# 获取服务的进程ID
procId = `ps -C nginx --no-header | wc -l`
if [ $procId -eq 0 ];then
    # 启动服务
    /usr/local/nginx/sbin/nginx
    sleep 3
    if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ];then
        killall keepalived
    fi
fi

在keepalived.conf中添加脚本

vrrp_script [脚本名] {
    script "[脚本全路径]"
    interval 2 #间隔2秒运行一次
    weight 10 # 如果脚本运行成功，则升级权重+10
}

然后在vrrp_instance中添加运行对象

track_script {
        [上方定义的脚本名]
    }

该方案的确定只有Master节点会工作，Slave节点一直不会被使用

14.4 Keepalived的双主热备

为Keepalived分配2个虚拟IP，让这2台Keepalived互为主备关系。
通过DNS对这2个虚拟IP进行负载均衡，然后分配给互为主备的2台keepalived

将vrrp_instance复制一份
修改vrrp_instance名称
修改state主备状态
修改virtual_router_id与第一组的virtual_router_id不同
修改priority主备的权重值
修改virtual_ipaddress使用第二组的虚拟ip地址

14.5 Keepalived配置LVS

在Keepalive的配置文件中，virtual_server即用来配置LVS集群

virtual_server：配置LVS集群的访问IP+端口，与Keepalived的虚拟端口保持一致

delay_loop：健康检查时间，单位：秒
lb_algo：负载均衡算法，默认:rr轮询
lb_kind：LVS的模式，支持DR NAT等
persistence_timeout：会话持久化的时间
protocol：协议

real_server：配置真实服务器，有多少个就要配置多少个

TCP_CHECK：配置健康检查

connect_port：配置健康检查端口
connect_timeout：超时时长
nb_get_retry：重试次数
delay_before_retry：间隔时长，单位：秒

15、LVS负载均衡

LVS（Linux Virtual Server）是一个运行在Linux环境基于ipvs的四层负载均衡。通过ip端口进行负载均衡。LVS可以只转发请求，而不处理响应，从而提升性能。

15.1 LVS的工作模式

NAT：(Net Address Transaction)地址转换模式。该模式与Nginx类似，会接受请求以及响应。客户端请求会先访问到LVS然后由LVS转发给后端服务，后端服务响应给LVS，然后LVS再响应给客户端
TUN：ip隧道模式，要求所有后端服务节点必须存在1个网卡。客户端请求会先访问到LVS，然后由LVS转发给后端服务，后端服务处理后直接响应给客户端，不会再经过LVS，注意此模式下后端服务相当于直接暴露在公网。
DR：(Direct Router)直接路由模式，该模式与TUN类似，不过该模式只需要保证后端服务与LVS处于同一局域网络中。客户端的请求会先访问LVS，然后由LVS通过对请求报文重新包装后转发给后端服务集群，后端服务集群根据请求报文中的Mac地址进行匹配选择是否处理该请求，处理完请求后通过Io0接口将报文发送给eth0网口响应给客户端。

15.2 LVS配置

LVS机器配置虚拟IP，通过拷贝网卡配置文件（ifcfg-ens33）进行配置
LVS机器安装ipvsadm，yum install ipvsadm，ipvsadm -h 或 man ipvsadm可以查看ipvsadm的帮助文档
LVS节点（Nginx所在机器）配置回环IP，通过拷贝lo文件配置（ifcfg-lo），回环IP与LVS机器的虚拟IP保持一致
LVS节点机器配置ARP

arp-ignore: ARP响应级别（处理请求）

0：只要本机配置了IP，就能响应请求
1：请求的目标地址到达对应的网络接口，才响应请求

arp-announce：ARP通告行为

0：本机上任何网络接口都向外通告，所有的网卡都能接受通告
1：尽可能避免本网卡与不匹配的目标进行通告
2：只在本网卡通告

#修改 /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

#配置后使用 sysctl -p 刷新配置，使配置生效

LVS节点配置Router: 配置 route 将10.0.10.213的请求委托给lo:1进行处理

route add -host 10.0.10.213 dev lo:1 该方式重启会失效
可以将上诉命令添加到系统启动命令中/etc/rc.local。操作命令：echo "route add -host 10.0.10.213 dev lo:1" >> /etc/rc.local

LVS配置：

创建集群：ipvsadm -A -t [虚拟集群IP]:[端口] -s [负载均衡算法]，例如：ipvsadm -A -t 10.0.10.213:80 -s rr
添加节点：ipvsadm -a -t [虚拟集群IP]:[端口] -r [节点IP]:[端口] [模式]，例如：ipvsadm -a -t 10.0.10.213:80 -r 10.0.10.115:80 -g

++注意：LVS针对同一客户端的请求会有持久化的配置，在配置时间内，同一客户端的请求都会被转发到同一个节点上，可以通过-p进行修改，单位为秒，默认值为30s，例如: ipvsadm -E -t 10.0.10.213:80 -p 5++
++ 针对TCP连接，LVS会存在连接空闲时长，连接等待时长的配置，该配置时长过长时将导致客户端持久化配置失效：通过ipvsadm -L --timeout查看当前配置，使用ipvsadm --set [TCP空闲时长] [TCP客户端等待关闭时长] [UDP关闭等待时长]命令修改配置 ++