【大型网站技术实践】初级篇：借助Nginx搭建反向代理服务器(转)

发布时间：2016-11-20 10:00:04

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【大型网站技术实践】初级篇：借助Nginx搭建反向代理服务器(转)

出处:http://edisonchou.cnblogs.com/

一、反向代理：Web服务器的“经纪人”

1.1 反向代理初印象

　　反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。

　　从上图可以看出：反向代理服务器位于网站机房，代理网站Web服务器接收Http请求，对请求进行转发。

1.2 反向代理的作用

　　①保护网站安全：任何来自Internet的请求都必须先经过代理服务器；

　　②通过配置缓存功能加速Web请求：可以缓存真实Web服务器上的某些静态资源，减轻真实Web服务器的负载压力；

　　③实现负载均衡：充当负载均衡服务器均衡地分发请求，平衡集群中各个服务器的负载压力；

二、初识Nginx：简单却不平凡

2.1 Nginx是神马？

　　Nginx是一款轻量级的网页服务器、反向代理器以及电子邮件代理服务器。其将源代码以类BSD许可证的形式发布，因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。

Source：Nginx（发音同engine x），它是由俄罗斯程序员Igor Sysoev所开发的。起初是供俄国大型的门户网站及搜索引擎Rambler（俄语：Рамблер）使用。此软件BSD-like协议下发行，可以在UNIX、GNU/Linux、BSD、Mac OS X、Solaris，以及Microsoft Windows等操作系统中运行。

　　说到Web服务器，Apache服务器和IIS服务器是两大巨头；但是运行速度更快、更灵活的对手：Nginx 正在迎头赶上。

2.2 Nginx的应用现状

　　Nginx 已经在俄罗斯最大的门户网站── Rambler Media（www.rambler.ru）上运行了3年时间，同时俄罗斯超过20%的虚拟主机平台采用Nginx作为反向代理服务器。

　　在国内，已经有淘宝、新浪博客、新浪播客、网易新闻、六间房、56.com、Discuz!、水木社区、豆瓣、YUPOO、海内、迅雷在线等多家网站使用 Nginx 作为Web服务器或反向代理服务器。

2.3 Nginx的核心特点

　　（1）跨平台：Nginx 可以在大多数 Unix like OS编译运行，而且也有Windows的移植版本；

　　（2）配置异常简单：非常容易上手。配置风格跟程序开发一样，神一般的配置；

　　（3）非阻塞、高并发连接：数据复制时，磁盘I/O的第一阶段是非阻塞的。官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2～3万并发连接数。（这得益于Nginx使用了最新的epoll模型）；

PS：对于一个Web服务器来说，首先看一个请求的基本过程：建立连接---接收数据---发送数据，在系统底层看来：上述过程（建立连接---接收数据---发送数据）在系统底层就是读写事件。
①如果采用阻塞调用的方式，当读写事件没有准备好时，必然不能够进行读写事件，那么久只好等待，等事件准备好了，才能进行读写事件，那么请求就会被耽搁。
②既然没有准备好阻塞调用不行，那么采用非阻塞调用方式。非阻塞就是：事件马上返回，告诉你事件还没准备好呢，你慌什么，过会再来吧。好吧，你过一会，再来检查一下事件，直到事件准备好了为止，在这期间，你就可以先去做其它事情，然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了，但你得不时地过来检查一下事件的状态，你可以做更多的事情了，但带来的开销也是不小的。

　　（4）事件驱动：通信机制采用epoll模型，支持更大的并发连接。

①非阻塞通过不断检查事件的状态来判断是否进行读写操作，这样带来的开销很大，因此就有了异步非阻塞的事件处理机制。这种机制让你可以同时监控多个事件，调用他们是阻塞的，但可以设置超时时间，在超时时间之内，如果有事件准备好了，就返回。这种机制解决了上面阻塞调用与非阻塞调用的两个问题。
②以epoll模型为例：当事件没有准备好时，就放入epoll(队列)里面。如果有事件准备好了，那么就去处理；如果事件返回的是EAGAIN，那么继续将其放入epoll里面。从而，只要有事件准备好了，我们就去处理它，只有当所有事件都没有准备好时，才在epoll里面等着。这样，我们就可以并发处理大量的并发了，当然，这里的并发请求，是指未处理完的请求，线程只有一个，所以同时能处理的请求当然只有一个了，只是在请求间进行不断地切换而已，切换也是因为异步事件未准备好，而主动让出的。这里的切换是没有任何代价，你可以理解为循环处理多个准备好的事件，事实上就是这样的。
③与多线程方式相比，这种事件处理方式是有很大的优势的，不需要创建线程，每个请求占用的内存也很少，没有上下文切换，事件处理非常的轻量级，并发数再多也不会导致无谓的资源浪费（上下文切换）。对于IIS服务器，每个请求会独占一个工作线程，当并发数上到几千时，就同时有几千的线程在处理请求了。这对操作系统来说，是个不小的挑战：因为线程带来的内存占用非常大，线程的上下文切换带来的cpu开销很大，自然性能就上不去，从而导致在高并发场景下性能下降严重。
总结：通过异步非阻塞的事件处理机制，Nginx实现由进程循环处理多个准备好的事件，从而实现高并发和轻量级。

　　（5）Master/Worker结构：一个master进程，生成一个或多个worker进程。

PS：Master-Worker设计模式核心思想是将原来串行的逻辑并行化，并将逻辑拆分成很多独立模块并行执行。其中主要包含两个主要组件Master和Worker，Master主要将逻辑进行拆分，拆分为互相独立的部分，同时维护了Worker队列，将每个独立部分下发到多个Worker并行执行，Worker主要进行实际逻辑计算，并将结果返回给Master。
问：nginx采用这种进程模型有什么好处？
答：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进程则很快重新启动新的Worker进程。当然，Worker进程的异常退出，肯定是程序有bug了，异常退出，会导致当前Worker上的所有请求失败，不过不会影响到所有请求，所以降低了风险。

　　（6）内存消耗小：处理大并发的请求内存消耗非常小。在3万并发连接下，开启的10个Nginx 进程才消耗150M内存（15M*10=150M）。

　　（7）内置的健康检查功能：如果 Nginx 代理的后端的某台 Web 服务器宕机了，不会影响前端访问。

　　（8）节省带宽：支持 GZIP 压缩，可以添加浏览器本地缓存的 Header 头。

　　（9）稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微。

三、构建实战：Nginx+IIS构筑Web服务器集群的负载均衡

　　这里我们主要在Windows环境下，通过将同一个Web网站部署到不同服务器的IIS上，再通过一个统一的Nginx反响代理服务器对外提供统一访问接入，实现一个最简化的反向代理和负载均衡服务。但是，受限于实验条件，我们这里主要在一台计算机上进行反向代理、IIS集群的模拟，具体的实验环境如下图所示：我们将nginx服务和web网站都部署在一台计算机上，nginx监听http80端口，而web网站分别以不同的端口号（这里是8050及8060）部署在同一个IIS服务器上，用户访问localhost时，nginx作为反向代理将请求均衡地转发给两个IIS中不同端口的Web应用程序进行处理。虽然实验环境很简单而且有限，但是对于一个简单的负载均衡效果而言，本文是可以达到并且展示的。

3.1 准备一个ASP .NET网站部署到IIS服务器集群中

　　（1）在VS中新建一个ASP.NET Web应用程序，但是为了在一台计算机上展示效果，我们将这个Web程序复制一份，并修改两个Web程序的Default.aspx，让其的首页显示不同的一点信息。这里Web1展示的是“The First Web：”，而Web2展示的则是“The Second Web”。