nginx学习:配置文件详解,负载均衡三种算法学习,上接nginx实操篇

本文涉及的产品
日志服务 SLS,月写入数据量 50GB 1个月
应用型负载均衡 ALB,每月750个小时 15LCU
网络型负载均衡 NLB,每月750个小时 15LCU
简介: Nginx 是一款高性能的 HTTP 和反向代理服务器,也是一个通用的 TCP/UDP 代理服务器,以及一个邮件代理服务器和通用的 HTTP 缓存服务器。

前言

  1. 看这边博文时,强烈推荐看上一篇nginx实操博文:nginx学习,看这一篇就够了:下载、安装。使用:正向代理、反向代理、负载均衡。常用命令和配置文件,很全
  2. 上一篇博文,讲的很详细;但是并没有对配置文件、负载均衡算法做进一步的解析和学习,这一次我就单写一篇作为理论篇。
  3. nginx 版本:nginx-1.22.1

一、对上一篇博文的分析

  1. 案例 1.1、1.2 都是反向代理的运行
  2. 案例 2 是反向代理+负载均衡的运行
  3. 案例 3 是反向代理+动静分离的运用
  4. 案例 4 是nginx高可用集群的运用

二、配置文件分析

1. nginx 官方网址(很详细)

  1. nginx 官网http://nginx.org/en/
  2. nginx 文档http://nginx.org/en/docs/
  3. nginx 官网(中文)http://nginx.p2hp.com/
  4. nginx 文档(中文)http://nginx.p2hp.com/en/docs/index.html
  5. 推荐看英文

2、配置文件(全)


#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }

    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

3、配置文件(去掉注释)

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

    keepalive_timeout  65;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

4、讲解

a、nginx 配置文件有三部分组成

  1. 第一部分:全局块
    从配置文件开始到 events 块之间的内容,主要会设置一些影响nginx 服务器整体运行的配置指令,主要包括配 置运行 Nginx 服务器的用户(组)、允许生成的 worker process 数,进程 PID 存放路径、日志存放路径和类型以 及配置文件的引入等。
    比如上面第一行配置的

      worker_processes  1;
    
  2. 第二部分:events块
    events 块涉及的指令 主要影响 Nginx 服务器与用户的网络连接,常用的设置包括是否开启对多 work process 下的网络连接进行序列化,是否 允许同时接收多个网络连接,选取哪种事件驱动模型来处理连接请求,每个 word process 可以同时支持的最大连接数等。
    上述例子就表示每个 work process 支持的最大连接数为 1024.
    这部分的配置对 Nginx 的性能影响较大,在实际中应该灵活配置。

  3. 第二部分:http块
    这算是 Nginx 服务器配置中最频繁的部分,代理、缓存和日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置都在这里。
    需要注意的是http 块也可以包括 http全局块、server 块。

    http全局块
    http全局块配置的指令包括文件引入、MIME-TYPE 定义、日志自定义、连接超时时间、单链接请求数上限等。
    
    server 块
    这块和虚拟主机有密切关系,虚拟主机从用户角度看,和一台独立的硬件主机是完全一样的,
    该技术的产生是为了 节省互联网服务器硬件成本。
    
    每个 http 块可以包括多个 server 块,而每个 server 块就相当于一个虚拟主机。
    而每个 server 块也分为全局 server 块,以及可以同时包含多个 locaton 块。
    
    全局 server 块
    最常见的配置是本虚拟机主机的监听配置和本虚拟主机的名称或IP配置。
    
    location 块
    一个 server 块可以配置多个 location 块。
    这块的主要作用是基于 Nginx 服务器接收到的请求字符串(例如 server_name/uri-string),
    对虚拟主机名称 (也可以是IP 别名)之外的字符串(例如 前面的 /uri-string)进行匹配,
    对特定的请求进行处理。 地址定向、数据缓 存和应答控制等功能,
    还有许多第三方模块的配置也在这里进行。
    

b、全局块

  1. #user nobody;#配置用户或者组,默认为nobody nobody。
  2. worker_processes 1;:允许生成的进程数,默认为1;这是 Nginx 服务器并发处理服务的关键配置,worker_processes 值越大,可以支持的并发处理量也越多,但是 会受到硬件、软件等设备的制约。
    nginx分为两类:master(管理者)和worker(工作者),这里就是配置工作进程的地方。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
    在这里插入图片描述
  3. #error_log:2.2中默认注释掉的配置,制定日志路径,级别。这个设置可以放入全局块,http块,server块,级别以此为:debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
  4. #pid:2.2中默认注释掉的配置,指定nginx进程运行文件存放地址

c、events块

  1. worker_connections 204800;:没个工作进程的最大连接数量。根据硬件调整,和前面工作进程配合起来用,尽量大,但是别把cpu跑到100%就行。每个进程允许的最多连接数,理论上每台nginx服务器的最大连接数为:worker_processes*worker_connections
  2. accept_mutex on; #设置网路连接序列化,防止惊群现象发生,默认为on
  3. multi_accept on; #设置一个进程是否同时接受多个网络连接,默认为off
  4. #use epoll; #事件驱动模型,select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport

d、http块

  1. include mime.types;:#文件扩展名与文件类型映射表
  2. default_type application/octet-stream;:#默认文件类型,默认为text/plain
  3. #access_log off; #取消服务日志
  4. #log_format main ...:#自定义格式 为 main

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    
  5. #access_log logs/access.log main;:# main 为日志格式的默认值

  6. sendfile on;:#允许sendfile方式传输文件,默认为off,可以在http块,server块,location块。
  7. #tcp_nopush on;
  8. keepalive_timeout 65;:#连接超时时间,默认为65s,可以在http,server,location块。
  9. upstream块:定义服务器组合 myTomcats。在 proxy_pass 指令的后面使用

    upstream myTomcats {
     server 192.168.0.100:8080;
     server 192.168.0.101:8080;
     server example.com:8080 backup;  #热备
     }
    
  10. #gzip on;

  11. server块

    • keepalive_requests 120; #单连接请求上限次数。
    • listen 80;:#监听端口
    • server_name localhost; :#监听地址
    • #charset koi8-r;
    • #access_log logs/host.access.log main;
    • location块:#请求的url过滤,正则匹配,~为区分大小写,~*为不区分大小写。

      • #root path; #根目录
      • #index vv.txt; #设置默认页
      • proxy_pass http://mysvr; #请求转向mysvr 定义的服务器列表
      • deny 127.0.0.1; #拒绝的ip
      • allow 172.18.5.54; #允许的ip
      location / {
                 root   html;
                 index  index.html index.htm;
             }
      
  12. #error_page 404 /404.html;:#错误页

5、http块中location

a、描述

location 中可用的匹配命令有两种:普通字符串和正则表达式。~ 和~* 用于正则表达式,其他前缀和无任何前缀都用于普通字符串。正则表达式会根据匹配顺序,匹配到第一个正则表达式后停止搜索。普通字符串匹配则无视顺序,只会选择最精确的匹配。常用的匹配命令和作用如下:

命令    |作用
|-------|------|
~|    表示执行一个正则匹配,区分大小写
~*|    表示执行一个正则匹配,不区分大小写
^~ |    表示普通字符匹配,如果该选项匹配,只匹配该选项,不匹配其他。一般用来匹配目录
= |    进行普通字符精确匹配
无前缀 |    用于普通字符串
@ |    定义一个命名的location,使用在内部定向时,例如error_page,try_files

b、示例

  1. 只匹配“/”。

    location = /{
    
    }
    
  2. 匹配任何请求,所有URI都是以“/”开始;更长字符匹配或正则表达式匹配会优先。

    location / {
    }
    
  3. 匹配以gif、jpg、jpeg结尾的请求;但是遇到^~由它处理 。

    ocation ~* .(gif|jpg|jpeg)$ {
    }
    
  4. 以/index/开头的请求,如果链接的状态为404。则会匹配到@index_error。

    location /index/ {
    
    error_page 404 @index_error;
    }
    location @index_error {
    … }
    

c、更多详细

nginx.conf 配置文件中 location 代码块详解:https://blog.csdn.net/lch551218/article/details/104256019

三、负载均衡篇

1、算法分析(共5个)

先放官网文档:http://nginx.org/en/docs/http/load_balancing.html

  1. round-robin:轮询算法(默认),每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器,如果后端服务器down掉,能自动剔除。

    http {
        upstream myapp1 {
            server srv1.example.com;
            server srv2.example.com;
            server srv3.example.com;
        }
    
        server {
            listen 80;
    
            location / {
                proxy_pass http://myapp1;
            }
        }
    }
    
  2. least-connected:最少连接算法, — next request is assigned to the server with the least number of active connections,

    upstream myapp1 {
        least_conn;
        server srv1.example.com;
        server srv2.example.com;
        server srv3.example.com;
    }
    
  3. ip-hash:IP哈希算法,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,可以解决session的问题。

    upstream myapp1 {
        ip_hash;
        server srv1.example.com;
        server srv2.example.com;
        server srv3.example.com;
    }
    
  4. weight,指定轮询几率,weight和访问比率成正比,用于后端服务器性能不均的情况。

    upstream myapp1 {
        server srv1.example.com weight=3;
        server srv2.example.com;
        server srv3.example.com;
    }
    

    With this configuration, every 5 new requests will be distributed across the application instances as the following: 3 requests will be directed to srv1, one request will go to srv2, and another one — to srv3.
    It is similarly possible to use weights with the least-connected and ip-hash load balancing in the recent versions of nginx.

  5. fair(第三方)
    按后端服务器的响应时间来分配请求,响应时间短的优先分配。

    upstream backend {
    server server1;
    server server2;
    fair;
    }
    
  6. url_hash(第三方)
    按访问url的hash结果来分配请求,使每个url定向到同一个后端服务器,后端服务器为缓存时比较有效。
    例:在upstream中加入hash语句,server语句中不能写入weight等其他的参数,hash_method是使用的hash算法

    upstream backend {
    server squid1:3128;
    server squid2:3128;
    hash $request_uri;
    hash_method crc32;
    }
    

2、upstream块及参数详解

  1. upstream 块 白话一点就是: 定义的一个 服务器IP 组合,每一个服务器可以单独设置参数。
  2. weight 就不说,上面负载均衡算法中已经说过了
  3. max_fails 默认为1。某台Server允许请求失败的次数,超过最大次数后,在fail_timeout时间内,新的请求将不会分配给这台机器。如果设置为0,Nginx会将这台Server置为永久无效状态,然后将请求发给定义了proxy_next_upstream, fastcgi_next_upstream, uwsgi_next_upstream, scgi_next_upstream, and memcached_next_upstream指令来处理这次错误的请求。
  4. fail_timeout 默认为10秒。某台Server达到max_fails次失败请求后,在fail_timeout期间内,nginx会认为这台Server暂时不可用,不会将请求分配给它
  5. max_fails和 fail_timeout 案例:192.168.0.100这台机器,如果有3次请求失败,nginx在15秒内,不会将新的请求分配给它。

    upstream tomcats {
     server 192.168.0.100:8080 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=15;
     server 192.168.0.101:8080 weight=3;
     server 192.168.0.102:8080 weight=1;
    }
    
  6. backup 备份机,所有服务器挂了之后才会生效
    在100和101都挂了之前,102为不可用状态,不会将请求分配给它。只有当100和101都挂了,102才会被启用。

    upstream tomcats {
     server 192.168.0.100:8080 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=15;
     server 192.168.0.101:8080 weight=3;
     server 192.168.0.102:8080 backup;
    }
    
  7. down 标识某一台server不可用。可能能通过某些参数动态的激活它吧,要不真没啥用。
    表示101这台Server为无效状态,不会将请求分配给它。

    upstream tomcats {
     server 192.168.0.100:8080 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=15;
     server 192.168.0.101:8080 down;
     server 192.168.0.102:8080 backup;
    }
    
  8. max_conns 限制分配给某台Server处理的最大连接数量,超过这个数量,将不会分配新的连接给它。默认为0,表示不限制。注意:1.5.9之后的版本才有这个配置
    表示最多给100这台Server分配1000个请求,如果这台Server正在处理1000个请求,nginx将不会分配新的请求给到它。假如有一个请求处理完了,还剩下999个请求在处理,这时nginx也会将新的请求分配给它。

    upstream tomcats {
     server 192.168.0.100:8080 max_conns=1000;
    }
    
  9. esolve 将server指令配置的域名,指定域名解析服务器。需要在http模块下配置resolver指令,指定域名解析服务
    表示example.com域名,由10.0.0.1服务器来负责解析。

    http {
     resolver 10.0.0.1;
     upstream u {
     zone ...;
     ...
     server example.com resolve;
     }
    }
    

==upstream模块server指令的其它参数和详细配置说明,请参考官方文档。 ==

四、更多内容在官网文档中,有时间在继续输出

http://nginx.org/en/docs/

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