Nginx通关攻略（四）

4.6 Nginx 高可用

如果将Web服务器集群当做一个城池，那么负载均衡服务器就相当于城门。如果“城门”关闭了，与外界的通道就断了。如果只有一台Nginx负载服务器，当故障宕机的时候，就会导致整个网站无妨访问。所以我们需要两台以上Nginx来实现故障转移和高可用。

配置高可用

双机热备方案

这种方案是国内企业中最为普遍的一种高可用方案，双机热备其实就是指一台服务器在提供服务，另一台为某服务的备用状态，当一台服务器不可用另外一台就会顶替上去。

keepalived是什么？

Keepalived软件起初是专为LVS负载均衡软件设计的，用来管理并监控LVS集群系统中各个服务节点的状态，后来又加入了可以实现高可用的VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol ,虚拟路由器冗余协议）功能。因此，Keepalived除了能够管理LVS软件外，还可以作为其他服务（例如：Nginx、Haproxy、MySQL等）的高可用解决方案软件

故障转移机制

Keepalived高可用服务之间的故障切换转移，是通过VRRP 来实现的。 在 Keepalived服务正常工作时，主 Master节点会不断地向备节点发送（多播的方式）心跳消息，用以告诉备Backup节点自己还活着，当主 Master节点发生故障时，就无法发送心跳消息，备节点也就因此无法继续检测到来自主 Master节点的心跳了，于是调用自身的接管程序，接管主Master节点的 IP资源及服务。而当主 Master节点恢复时，备Backup节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务，恢复到原来的备用角色。

实现

1. 准备两台安装Nginx和keepaliver(yum install keepalived -y)的服务器
   
2. 修改两台服务器上的/etc/keepalived/keepalived.conf
   

#主机
#检测脚本
vrrp_script chk_http_port {
    script "/usr/local/src/check_nginx.sh" #心跳执行的脚本，检测nginx是否启动
    interval 2                          #（检测脚本执行的间隔，单位是秒）
    weight 2                            #权重
}
#vrrp 实例定义部分
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER            # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface ens33         # 当前进行vrrp通讯的网络接口卡(当前centos的网卡) 用ifconfig查看你具体的网卡
    virtual_router_id 66    # 虚拟路由编号，主从要一直
    priority 100            # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1            # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    #授权访问
    authentication {
        auth_type PASS #设置验证类型和密码，MASTER和BACKUP必须使用相同的密码才能正常通信
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
        chk_http_port            #（调用检测脚本）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.16.150            # 定义虚拟ip(VIP)，可多设，每行一个
    }
}
复制代码

# 备机
#检测脚本
vrrp_script chk_http_port {
    script "/usr/local/src/check_nginx.sh" #心跳执行的脚本，检测nginx是否启动
    interval 2                          #（检测脚本执行的间隔）
    weight 2                            #权重
}
#vrrp 实例定义部分
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP                        # 指定keepalived的角色，MASTER为主，BACKUP为备
    interface ens33                      # 当前进行vrrp通讯的网络接口卡(当前centos的网卡) 用ifconfig查看你具体的网卡
    virtual_router_id 66                # 虚拟路由编号，主从要一直
    priority 99                         # 优先级，数值越大，获取处理请求的优先级越高
    advert_int 1                        # 检查间隔，默认为1s(vrrp组播周期秒数)
    #授权访问
    authentication {
        auth_type PASS #设置验证类型和密码，MASTER和BACKUP必须使用相同的密码才能正常通信
        auth_pass 1111
    }
    track_script {
        chk_http_port                   #（调用检测脚本）
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.16.150                   # 定义虚拟ip(VIP)，可多设，每行一个
    }
}
复制代码

新建检测脚本(chmod 775 check_nginx.sh)

#!/bin/bash
#检测nginx是否启动了
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`        
if [ $A -eq 0 ];then    #如果nginx没有启动就启动nginx                        
      systemctl start nginx                #重启nginx
      if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then    #nginx重启失败，则停掉keepalived服务，进行VIP转移
              killall keepalived                    
      fi
fi
复制代码

1. 启动Nginx和keepalived(systemctl start keepalived.service)
   
2. 模拟Nginx故障（关闭主服务器Nginx），验证，仍可以通过配置的虚拟ip访问，ok
   

5. Nginx 原理与优化参数配置

Nginx默认采用多进程工作方式，Nginx启动后，会运行一个master进程和多个worker进程。其中master充当整个进程组与用户的交互接口，同时对进程进行监护，管理worker进程来实现重启服务、平滑升级、更换日志文件、配置文件实时生效等功能。worker用来处理基本的网络事件，worker之间是平等的，他们共同竞争来处理来自客户端的请求

master-workers 的机制的好处

1. 可以使用nginx-s reload 热部署
2. 每个worker是独立的进程，不需要加锁，省掉了锁带来的开销。采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断，master 进程则很快启动新的 worker 进程。

需要设置多少个 worker

Nginx 同 redis 类似都采用了 io 多路复用机制，每个 worker 都是一个独立的进程，但每个进程里只有一个主线程，通过异步非阻塞的方式来处理请求，即使是千上万个请求也不在话下。每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致。所以 worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的。设少了会浪费 cpu，设多了会造成 cpu 频繁切换上下文带来的损耗。

#设置 worker 数量。
 worker_processes 4 
#work 绑定 cpu(4 work 绑定 4cpu)。 
 worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000 
#work 绑定 cpu (4 work 绑定 8cpu 中的 4 个) 。 
 worker_cpu_affinity 0000001 00000010 00000100 00001000
复制代码

连接数 worker_connection

这个值是表示每个 worker 进程所能建立连接的最大值，所以，一个 nginx 能建立的最大连接数，应该是 worker_connections * worker_processes。当然，这里说的是最大连接数，对于 HTTP 请 求 本 地 资 源 来 说 ， 能 够 支 持 的 最 大 并 发 数 量 是 worker_connections * worker_processes，如果是支持 http1.1 的浏览器每次访问要占两个连接，所以普通的静态访 问最大并发数是： worker_connections * worker_processes /2，而如果是 HTTP 作 为反向代理来说，最大并发数量应该是 worker_connections * worker_processes/4。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服 务的连接，会占用两个连接。

Nginx请求处理流程

6. Nginx模块开发

由于Nginx的模块化特性，所以可以支持模块配置，也可以自定义模块，Nginx的模块开发，程序员目前还不需要太深入

Nginx模块分类

Nginx配置选项

解压nginx后的配置操作示例

./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_stub_status_module --with-pcre  --with-http_ssl_module
复制代码

7. Nginx 面试题

恭喜你顺利来到大猿帅面试阶段，没有夹道欢迎

• Nginx功能，你们项目中用到的Nginx？
  反向代理服务器
  实现负载均衡
  做静态资源服务器
  作为http server
  
• Nginx常用命令有哪写？
  启动nginx ./sbin/nginx 停止nginx ./sbin/nginx -s stop ./sbin/nginx -s quit 重载配置 ./sbin/nginx -s reload(平滑重启) service nginx reload 重载指定配置文件 ./sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 查看nginx版本 ./sbin/nginx -v 检查配置文件是否正确 ./sbin/nginx -t 显示帮助信息 ./sbin/nginx -h
  
• Nginx常用配置？
  

worker_processes 4;   #工作进程数
work_connections 65535; #每个进程的并发能力
error_log  /data/nginx/logs/error.log;  #错误日志
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• Nginx是如何实现高并发的？Nginx 采用的是多进程（单线程） & 多路IO复用模型,，异步，非阻塞.一个主进程master，多个工作进程worker，每个工作进程可以处理多个请求master进程主要负责收集、分发请求。每当一个请求过来时，master就拉起一个worker进程负责处理这个请求。同时master进程也负责监控woker的状态，保证高可靠性在nginx中的work进程中，为了应对高并发场景，采取了Reactor模型（也就是I/O多路复用，NIO）：

• 每一个worker进程通过I/O多路复用处理多个连接请求；
• 为了减少进程切换（需要系统调用）的性能损耗，一般设置worker进程数量和CPU数量一致。

• **I/O 多路复用模型：**在 I/O 多路复用模型中，最重要的系统调用函数就是 select（其他的还有epoll等），该方法的能够同时监控多个文件描述符的可读可写情况（每一个网络连接其实都对应一个文件描述符），当其中的某些文件描述符可读或者可写时，select 方法就会返回可读以及可写的文件描述符个数。
  nginx work进程使用 I/O 多路复用模块同时监听多个 FD（文件描述符），当 accept、read、write 和 close 事件产生时，操作系统就会回调 FD 绑定的事件处理器，这时候work进程再去处理相应事件，而不是阻塞在某个请求连接上等待。这样就可以实现一个进程同时处理多个连接。
  
• nginx和apache的区别？
  轻量级，同样起web 服务，比apache 占用更少的内存及资源 抗并发，nginx 处理请求是异步非阻塞的，而apache 则是阻塞型的，在高并发下nginx 能保持低资源低消耗高性能 高度模块化的设计，编写模块相对简单 最核心的区别在于apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程；nginx是异步的，多个连接（万级别）可以对应一个进程
  
• nginx 的 upstream支持的负载均衡方式？
  
• 轮询（默认）
  
• weight ：指定权重
  
• ip_hash ：每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器
  
• 第三方： fair、url_hash
  
• Nginx常见的优化配置有哪些?
  

1. 调整worker_processes : 指Nginx要生成的worker数量,最佳实践是每个CPU运行1个工作进程
2. 最大化worker_connections :
3. 启用Gzip压缩 : 压缩文件大小，减少了客户端http的传输带宽，因此提高了页面加载速度
4. 为静态文件启用缓存
5. 禁用access_logs : 访问日志记录，它记录每个nginx请求，因此消耗了大量CPU资源，从而降低了nginx性能

参考：

《Nginx核心知识100讲》

《精通Nginx》

nginx.conf 配置文件详解

《尚硅谷Nginx》