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Nginx作为七层负载均衡调度器

来源：互联网 发布：安卓模拟器知乎 编辑：程序博客网 时间：2024/06/03 05:29


Nginx可以作为静态web服务器
Nginx在实际运维中，用到最多的地方是反向代理服务器，或负载均衡服务器

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（二）ngx_http_proxy_module模块详解

Nginx在实际运维中，用到最多的地方是反向代理服务器，或负载均衡服务器
  • Nginx使用proxy_pass和fastcgi_pass实现单台主机的动静分离（PHP以daemon方式运行）
# 如果用户请求的URI为/index.html
# 所有的静态请求调度到httpd服务器
# 用户请求的URI会加到http://192.168.23.11:8080，请求会变成http://192.168.23.11:8080/index.html
 location ~* \.html$ {
        proxy_pass http://192.168.23.11:8080;
 }
# php以php-fpm的模式运行
# 如果用户请求的URI为/index.php
# 所有的动态请求调度到PHP服务器
location ~* \.php$ {
        fastcgi_pass   192.168.23.12:9000;
        fastcgi_index  index.php;
        fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /app/php/$fastcgi_script_name;
        include        fastcgi_params;
 }
  • Nginx使用proxy_pass和fastcgi_pass实现单台主机的动静分离（PHP以httpd模块方式运行）
location ~* \.html$ {
        proxy_pass http://192.168.23.11:8080;
        }
location ~* \.php$ {
        proxy_pass http://192.168.23.12：8080;
}
  • 解决内网服务器的日志中记录的客户端IP地址为反代的IP（如果代理前端有CDN，需要在CDN上配置X-Forwarded-For）
    通常的情况下，对内网中的web服务器的日志进行分析是非常关键的，但是基于前端调度器调度之后，所有的web服务器的日志信息中客户端IP地址都变成了调度器的内网IP地址。那么在这种情况下，需要使用Nginx的一个指令：proxy_set_header 将客户端的IP地址获得后，传递给内网的web服务器，让内网的web服务器的日志的客户端IP地址为真实的客户端IP地址
# 在Nginx中配置
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
# 在httpd中配置
LogFormat "%{X-Forwarded-For}i %l %u %t \"%r\" %>s %b \"%{Referer}i\" \"%{User-Agent}i\"" combined
add_header X-cache $uptream_cache_status;
  • 如何使用反向proxy的cache机制（与fastcgi的缓存类似，先在server中定义再调用）
# proxy定义缓存的方式与fastcgi的方式一样
1：在http段中先定义缓存,其中/var/cache/nginx/proxy_cache为缓存在磁盘文件的路径，1：2：2表示存储在磁盘上的文件使用三个层次的目录结构,在内存中的keys缓存名为proxy_cache，大小为10M，磁盘最大缓存为10G。缓存目录/var/cache/nginx/proxy_cache需要提前创建好
http{
    proxy_cache_path /var/cache/nginx/proxy_cache levels=1:2:2 keys_zone=proxy_cache:100m max_size=10g;
}   
2：调用缓存功能写在location中调用
location / { 
    proxy_pass http://192.168.23.11; 
    index index.html index.htm; 
    # 指定的key的名称
    proxy_cache_key $request_uri;
    # 调用缓存
    proxy_cache proxy_cache;
    # 指定不同的状态码的缓存时长
    proxy_cache_valid 200 302 10m;
    proxy_cache_valid 301      1h;
    proxy_cache_valid any      1m;
}

（三）ngx_http_headers_module模块详解

这个模块可以给响应报文添加自定义首部
  • 可以在location段中添加
# 添加一个响应头，指明响应请求的服务器的主机名
add_header X-Server $server_name; 
# 指明缓存的超时时长，超过这段时间缓存服务器就会向后端真实服务器请求，并更新缓存
expires    24h;
# 告知客户端，响应客户端请求的报文是缓存中加载的，还是后端服务器响应的 
add_header X-cache $uptream_cache_status;

（四）ngx_stream_upstream_module模块详解（做实验的时候，请关闭cache缓存功能）

这个模块是实现了Nginx的七层负载均衡
  • 功用：可以将后端响应客户端请求的真实的服务器进行分组，实现后端服务器的批量上线和下线
  • 使用方式：服务器组必须定义在http端中，在location段使用反代指令调用
# 服务器组的选项说明
    1：weight=1 指定权重
    2：max_fails=3 指定如果想后端服务器请求3次，依然不相应，则将其标记为不可用
    3：fail_timeout=10s 指定如果请求超过了10秒，后端服务器任然无法响应，那么表示此次请求失败
    4：backup 指定此服务器为备用服务器，当所有的后端服务器都不用时启用，俗称救火服务器
    5：down 指定此服务器下线，不再接受用户的请求
http{
    # 状态服务器组, 注意组名不能使用下划线
    upstream static-servers { 
        # 指定给静态服务器组调度请求的时候，使用最少连接算法进行调度，此调度算法也会考虑权重的影响
        least_conn;
        # 指定后端服务器保持连接的个数
        keepalive 3;
        server 192.168.23.11:80 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s; 
        server 192.168.23.12:80 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s; 
        server 192.168.23.13:80 weight=1 backup;
        server 192.168.23.14:80 weight=1 down;
    } 
    # 动态服务器组, 注意组名不能使用下划线
    upstream dynamic-servers { 
        # 指定动态服务器组使用哈希调度算法进行调度，原地址hash算法hash的是客户端IP，那么就使得同一个客户端的IP地址始终发往同一个后端主机。粒度为IP级别
        ip_hash;
        # 基于hash算法进行调度，同一个请求的URI调度到同一台动态服务器上，实现会话绑定。粒度为URI级别
        hash $request_uri; 
        server 192.168.23.16:80 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s; 
        server 192.168.23.17:80 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s; 
        server 192.168.23.18:80 weight=1 backup;
        server 192.168.23.19:80 weight=1 down; 
    } 
    # 调用后端服务器组
    location ~* \.html$ {
            proxy_pass http://static-servers;
            }
    # 调用后端服务器组
    location ~* \.php$ {
            proxy_pass http://dynamic-servers;
    }
}

（五）ngx_http_upstream_hc_module模块详解（只有商业版才可以使用）

参考博客： http://blog.csdn.net/nimeijian/article/details/73302274
github 开源模块：https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module

  • 功用：用于检查后端主机的健康状态

  • health_check指令详解

match=name：指定按照什么样的标准判断后端服务器的健康状态
interval=3：指定多长时间检测一次后端服务器
fails=3：指定如果想后端服务器请求3次，依然不相应，则将其标记为不可用
passes=1：指定后端服务器只要有一次响应了请求，则将其标记为可用
uri=/.health_page：指定健康状态检测所请求的URI资源路径，这里是请求站点下的.health_page页面
port=80：向服务器的哪个端口发起健康状态的检查请求
http{
    # 指明健康状态判定的条件
    match health { 
        status 200;  
        header Content-Type = text/html;
        body ~ "health"; 
    } 
    # 调用后端服务器组
    location ~* \.html$ {
            proxy_pass http://static-servers;
            health_check match=health interval=3 fails=3 passes=1 uri=/.health_page port=80;
    }
    # 调用后端服务器组
    location ~* \.php$ {
            proxy_pass http://dynamic-servers;
    }
}

（六）memcached缓存入门

  • memcached基于K/V存储
  • 将所有的数据都是存储在内存中
  • 每一个存储项都包含 key（键）、flag（标志位）、expire time（过期时间）、size（值的字节大小）、value（值）
  • memcached的脚本参数配置文件
/etc/sysconfig/memcached
  • 安装memcached
yum install -y memcached
[root@7 ~]# rpm -ql memcached
/etc/sysconfig/memcached
/usr/bin/memcached
/usr/bin/memcached-tool
/usr/lib/systemd/system/memcached.service
/usr/share/doc/memcached-1.4.15
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/AUTHORS
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/CONTRIBUTORS
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/COPYING
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/ChangeLog
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/NEWS
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/README.md
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/protocol.txt
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/readme.txt
/usr/share/doc/memcached-1.4.15/threads.txt
/usr/share/man/man1/memcached-tool.1.gz
/usr/share/man/man1/memcached.1.gz
  • 一些memcached的默认值说明
cat /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211"  ：默认的端口
USER="memcached"  ：默认运行memcached的用户
MAXCONN="1024" ：默认最大并发连接数1024
CACHESIZE="64" ： 默认内存缓存的空间64M
  • 如何连接至memcached服务器，检查其缓存的信息
telnet 192.168.23.6 11211
1：stats //可以查看服务器的状态信息
STAT pid 17357  //memcached服务进程的进程ID  
STAT uptime 1569  //从启动到当前所经过的时间，单位是秒。  
STAT time 1439175334 //服务器当前的unix时间戳  
STAT version 1.4.15  //memcache版本  
STAT libevent 2.0.21-stable  //libevent版本  
STAT pointer_size 64  //当前操作系统的指针大小（32位系统一般是32bit,64就是64位操作系统）  
STAT rusage_user 0.027995  //进程的累计用户时间  
STAT rusage_system 0.023996  //进程的累计系统时间  
STAT curr_connections 10  //当前打开着的连接数  
STAT total_connections 12  //表示从memcached服务启动到当前时间，系统打开过的连接的总数。  
STAT connection_structures 11  //表示从memcached服务启动到当前时间，被服务器分配的连接结构的数量  
STAT reserved_fds 20  
STAT cmd_get 9  //get命令的请求次数  
STAT cmd_set 3  //set命令的请求次数  
STAT cmd_flush 0  //flush_all命令的请求次数  
STAT cmd_touch 0  //touch命令的请求次数  
STAT get_hits 0  //表示get数据命中的次数。  
STAT get_misses 0  //表示get数据未命中的次数。  
STAT delete_misses 0  //表示delete数据未命中的次数。  
STAT delete_hits 0  //表示delete数据命中的次数。  
STAT incr_misses 0  //表示incr数据未命中的次数。  
STAT incr_hits 0  //表示incr数据命中的次数。  
STAT decr_misses 0  //表示decr数据未命中的次数。  
STAT decr_hits 0  //表示decr数据命中的次数。  
STAT cas_misses 0  //表示cas数据未命中的次数。  
STAT cas_hits 0  //表示cas数据命中的次数。  
STAT cas_badval 0  //cas操作找到key，但版本过期，没有设置成功  
STAT touch_hits 0  //表示touch数据命中的次数。  
STAT touch_misses 0  //表示touch数据未命中的次数。  
STAT auth_cmds 0  //认证命令处理的次数  
STAT auth_errors 0 //认证失败的次数  
STAT bytes_read 1248  //从网络读取的总的字节数。  
STAT bytes_written 1052  //发送到网络的总的字节数。  
STAT limit_maxbytes 67108864  //memcached服务缓存允许使用的最大字节数。这里为67108864字节，也就是是64M与我们启动memcached服务设置的大小一致。  
STAT accepting_conns 1  //服务器是否达到过最大连接（0/1）  
STAT listen_disabled_num 0  //失效的监听数  
STAT threads 4  //被请求的工作线程的总数量。  
STAT conn_yields 0  
STAT hash_power_level 16  
STAT hash_bytes 524288  
STAT hash_is_expanding 0  
STAT malloc_fails 0  
STAT bytes 0  //已用的缓存空间大小  
STAT curr_items 1  //当前存储的数据总数  
STAT total_items 1  //总共缓存的keyvalue数，包括过期删除的  
STAT expired_unfetched 0  //连接操作主动放弃数目  
STAT evicted_unfetched 0  
STAT evictions 0  //为获取空闲内存而删除的items数（分配给memcache的空间用满后需要删除旧的items来得到空间分配给新的items)  
STAT reclaimed 0  //已过期的数据条目来存储新数据的数目(回收再利用的条目)  
2：stats items
STAT items:1:number 1  //缓存项数量
STAT items:1:age 946  // 缓存了多长时间
STAT items:1:evicted 0 
STAT items:1:evicted_nonzero 0
STAT items:1:evicted_time 0
STAT items:1:outofmemory 0
STAT items:1:tailrepairs 0
STAT items:1:reclaimed 1
STAT items:1:expired_unfetched 0
STAT items:1:evicted_unfetched 0
3：stats slabs  //查看
STAT 1:chunk_size 96  //当前slab每个chunk的大小  
STAT 1:chunks_per_page 10922  //每个Page有多少个chunk  
STAT 1:total_pages 1  //分配给当前slab的page总数  
STAT 1:total_chunks 10922  //当前slab最多能够存放的chunk数，应该等于chunck_per_page * total_page  
STAT 1:used_chunks 1  //使用了多少个chunk  
STAT 1:free_chunks 10921  //过期数据空出的chunk里还没有被使用的chunk数 
STAT 1:free_chunks_end 0  //新分配的但是还没有被使用的chunk数
STAT 1:mem_requested 71  //请求存储在该slab的字节数 
STAT 1:get_hits 7  
STAT 1:cmd_set 6
STAT 1:delete_hits 1 
STAT 1:incr_hits 3
STAT 1:decr_hits 1
STAT 1:cas_hits 0
STAT 1:cas_badval 0
STAT 1:touch_hits 0
STAT active_slabs 1
STAT total_malloced 1048512
END
4：stats sizes  //查看slabs大小
stats sizes  
STAT 96 1  //大小为96的chunk有1个item 
END
  • memcached交互式shell中的命令详解
1：stats  //查看memcached服务器的状态信息
2：stats items  //查看此时memcached服务器中缓存了多少缓存项
3：stats slabs //查看slabs状态
4：stats sizes //查看slabs大小
5：set //指定一个key对于的value
    set name 0 60 3  
    yhy
    STORED
6：add //添加一个key
    add class 0 600 3
    ops
    STORED
7：replace //替换key的value
8：append // 向key的value后面再添加值
    append class 0 6000 9
    uplooking
    STORED
9：prepend //向key的value前面再添加值
    prepend class 0 6000 9
    uplooking
    STORED
10：get //获取key对于的value
    get name
    VALUE name 0 3
    yhy
11：delete //删除key
    delete class
    DELETED
12：incr：当一个key对应的value为数值的时候，让其加一个数
    add age 0 600 2
    25
    STORED
    incr age 60
    85
    get age
    VALUE age 0 2
    85
    END 
13：decr：当一个key对应的value为数值的时候，让其减一个数
    decr age 30
    157
    get age
    VALUE age 0 3
    157
    END
14：flush_all：清空所有的缓存，将有效时长设置为0，不会删除key
  • memcached的常用选项详解
-l ：设置监听的地址
-d ：以守护进程的模式运行
-u ：以哪个用户运行
-m ：指定缓存空间大小，默认是64 megabytes，
-c ：指定最大并发连接数，默认是1024
-p ：设置监听的端口
-U ：设置udp的端口，可选
-M：缓存空间耗尽时，向客户端返回错误信息，而不是使用LRU算法进行缓存清理
-f ：设置每类slab中的chuck的倍数增长因子
-t ：设置处理用户请求的线程数
-n：设置chuck的最小值
启动命令运行memcached，指定chuck的增长因子为1.1
memcached -u memcached -f 2 -vv
  • memcached内存管理机制---slabs 内存分配器

Alt text

物理内存分配：
    内存的大小有page决定，每一个page为4KB大小
逻辑内存分配：
    每一个slab是1M
    每一个chunks是1KB
  • 安装libmemcached工具包，可以在命令行分析memcached的状态信息
yum install -y libmemcached
如：查看memcached服务器的状态信息
memstat --servers=127.0.0.1
memcached-tool 127.0.0.1:11211
如果想详细了解，请移步gooble

（七）PHP连接memcached

  • PHP、Python连接memcached的方式
1：php-pecl-memcached.x86_64 
2：python-memcached.noarch
  • 实际操作步骤
1：在安装了PHP的服务器上，安装php-pecl-memcached
yum install -y httpd php php-pecl-memcached
2：修改配置文件/etc/php.ini，添加
session.save_handler = memcache
session.save_path = "tcp://192.168.23.10:11211?persistent=1&weight=1&timeout=1&retry_interval=15"
extension=/usr/lib64/php/modules/memcached.so
3：将PHP的会话保存在memcached中，PHP页面如下
<?php
        ini_set('display_errors', 'on');
        $mem = new Memcached;
        $mem->addServer("192.168.23.10", 11211);
        $mem->set('key', 'www.uplooking.com');
        $val = $mem->get('key');
        echo $val;
?>
4：在memcached的服务器上安装telnet 
yum install -y memcached
yum install -y telnet
5：在没有访问页面前，测试下是否memcached中有缓存项
memcached-tool 127.0.0.1:11211
6：访问页面后，测试下是否memcached中有缓存项
memcached-tool 127.0.0.1:11211
7：使用telnet登入
telnet 127.0.0.1 11211
    get key
    VALUE key 0 17
    www.uplooking.com
    END
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