OPERATION03 - Nginx反向代理、Nginx调度器、Nginx常见问题

案例1：Nginx反向代理
案例2：Nginx的TCP/UDP调度器
案例3：Nginx常见问题处理

1 案例1：Nginx反向代理

1.1 问题

使用Nginx实现Web反向代理功能，实现如下功能：

• 后端Web服务器两台，可以使用httpd实现
• Nginx采用轮询的方式调用后端Web服务器
• 两台Web服务器的权重要求设置为不同的值
• 最大失败次数为1，失败超时时间为30秒

1.2 方案

使用4台RHEL7虚拟机，其中一台作为Nginx代理服务器，该服务器需要配置两块网卡，IP地址分别为192.168.4.5和192.168.2.5，两台Web服务器IP地址分别为192.168.2.100和192.168.2.200。客户端测试主机IP地址为192.168.4.100。如图-1所示。

图-1

1.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：部署实施后端Web服务器

1）部署后端Web1服务器

后端Web服务器可以简单使用yum方式安装httpd实现Web服务，为了可以看出后端服务器的不同，可以将两台后端服务器的首页文档内容设置为不同的内容。

1. [root@web1 ~]# yum -y install httpd
2. [root@web1 ~]# echo "192.168.2.100" > /var/www/html/index.html
3. [root@web1 ~]# systemctl restart httpd
4. [root@web1 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted

2）部署后端Web2服务器

1. [root@web2 ~]# yum -y install httpd
2. [root@web2 ~]# echo "192.168.2.200" > /var/www/html/index.html
3. [root@web2 ~]# systemctl restart httpd
4. [root@web2 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted

步骤二：配置Nginx服务器，添加服务器池，实现反向代理功能

1）修改/usr/local/nginx/conf/nginx.conf配置文件

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. .. ..
3. http {
4. .. ..
5. upstream webserver {
6. server 192.168.2.100:80;
7. server 192.168.2.200:80;
8. }
9. .. ..
10. server {
11. listen        80;
12. server_name localhost;
13. location / {
14. proxy_pass http://webserver;
15. }
16. }

2）重启nginx服务

1. [root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3）客户端使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

1. [root@client ~]# curl http://192.168.4.5            //使用该命令多次访问查看效果

步骤二：配置upstream服务器集群池属性

1）设置失败次数，超时时间，权重

weight可以设置后台服务器的权重，max_fails可以设置后台服务器的失败次数，fail_timeout可以设置后台服务器的失败超时时间。

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. .. ..
3. http {
4. .. ..
5. upstream webserver {
6. server 192.168.2.100 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=10;
7. server 192.168.2.200 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=10;
8. server 192.168.2.101 down;
9. }
10. //weight设置服务器权重值
11. //max_fails设置最大失败次数
12. //fail_timeout设置失败超时时间，单位为秒
13. //down标记服务器已关机，不参与集群调度
14. .. ..
15. server {
16. listen        80;
17. server_name localhost;
18. location / {
19. proxy_pass http://webserver;
20. }
21. }

2）重启nginx服务

1. [root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3）关闭一台后端服务器（web1）

1. [root@web1 ~]# systemctl stop httpd

4）客户端使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

1. [root@client ~]# curl http://192.168.4.5            //使用该命令多次访问查看效果

5）再次启动后端服务器的httpd（web1）

1. [root@web1 ~]# systemctl start httpd

6）客户端再次使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

1. [root@client ~]# curl http://192.168.4.5            //使用该命令多次访问查看效果

步骤三：配置upstream服务器集群的调度算法

1）设置相同客户端访问相同Web服务器

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. .. ..
3. http {
4. .. ..
5. upstream webserver {
6.                  ip_hash;
7. server 192.168.2.100 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10;
8. server 192.168.2.200 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=10;
9. }
10. .. ..
11. server {
12. listen        80;
13. server_name www.tarena.com;
14. location / {
15. proxy_pass http://webserver;
16. }
17. }

2）重启nginx服务

1. [root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3）客户端使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

1. [root@client ~]# curl http://192.168.4.5            //使用该命令多次访问查看效果

 

2 案例2：Nginx的TCP/UDP调度器

2.1 问题

使用Nginx实现TCP/UDP调度器功能，实现如下功能：

• 后端SSH服务器两台
• Nginx编译安装时需要使用--with-stream，开启ngx_stream_core_module模块
• Nginx采用轮询的方式调用后端SSH服务器

2.2 方案

使用4台RHEL7虚拟机，其中一台作为Nginx代理服务器，该服务器需要配置两块网卡，IP地址分别为192.168.4.5和192.168.2.5，两台SSH服务器IP地址分别为192.168.2.100和192.168.2.200。客户端测试主机IP地址为192.168.4.100。如图-2所示。

图-2

2.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：部署支持4层TCP/UDP代理的Nginx服务器

1）部署nginx服务器

编译安装必须要使用--with-stream参数开启4层代理模块。

1. [root@proxy ~]# yum –y install gcc pcre-devel openssl-devel        //安装依赖包
2. [root@proxy ~]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
3. [root@proxy ~]# cd nginx-1.12.2
4. [root@proxy nginx-1.12.2]# ./configure \
5. > --with-http_ssl_module                         //开启SSL加密功能
6. > --with-stream                                 //开启4层反向代理功能
7. [root@proxy nginx-1.12.2]# make && make install     //编译并安装

步骤二：配置Nginx服务器，添加服务器池，实现TCP/UDP反向代理功能

1）修改/usr/local/nginx/conf/nginx.conf配置文件

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2.  
3. stream {
4.         upstream backend {
5.     server 192.168.2.100:22;            //后端SSH服务器的IP和端口
6.     server 192.168.2.200:22;
7. }
8.          server {
9.          listen 12345;                    //Nginx监听的端口
10.          proxy_connect_timeout 1s;
11.          proxy_timeout 3s;
12.          proxy_pass backend;
13.              }
14. }
15.  
16. http {
17. .. ..
18. }

2）重启nginx服务

1. [root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3）客户端使用访问代理服务器测试轮询效果

1. [root@client ~]# ssh 192.168.4.5 -p 12345            //使用该命令多次访问查看效果

3 案例3：Nginx常见问题处理

3.1 问题

本案例要求对Nginx服务器进行适当优化，解决如下问题，以提升服务器的处理性能：

• 如果客户端访问服务器提示“Too many open files”如何解决
• 如何解决客户端访问头部信息过长的问题
• 如何让客户端浏览器缓存数据
• 如何自定义返回给客户端的404错误页面
• 如何查看服务器状态信息
• 开启gzip压缩功能，提高数据传输效率

然后客户机访问此Web服务器验证效果：

• 使用ab压力测试软件测试并发量
• 编写测试脚本生成长头部信息的访问请求
• 客户端访问不存在的页面，测试404错误页面是否重定向

3.2 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：构建Nginx服务器

1）源码安装Nginx软件

1. [root@proxy ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel        //安装常见依赖包
2. [root@proxy ~]# tar -xf nginx-1.12.2.tar.gz
3. [root@proxy ~]# cd nginx-1.12.2
4. [root@proxy nginx-1.12.2]# ./configure \
5. > --with-http_ssl_module                         //开启SSL加密功能
6. > --with-stream                                 //开启TCP/UDP代理模块
7. [root@proxy nginx-1.12.2]# make && make install     //编译并安装

2）启用Nginx服务并查看监听端口状态

1. [root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
2. [root@proxy ~]# netstat -anptu | grep nginx
3. tcp        0        0 0.0.0.0:80        0.0.0.0:*        LISTEN        10441/nginx

步骤二：优化Nginx并发量

1）优化前使用ab高并发测试

1. [root@proxy ~]# ab -n 2000 -c 2000 http://192.168.4.5/
2. Benchmarking 192.168.4.5 (be patient)
3. socket: Too many open files (24)                //提示打开文件数量过多

2）修改Nginx配置文件，增加并发量

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. .. ..         ps:   lscpu   查看cpu参数
3. worker_processes 1;                    //与CPU核心数量一致
4. events {
5. worker_connections 65535;        //每个worker最大并发连接数
6. use epoll;
7. }
8. .. ..
9. [root@proxy ~]# nginx -s reload

3）优化Linux内核参数（最大文件数量）

1. [root@proxy ~]# ulimit -a                        //查看所有属性值
2. [root@proxy ~]# ulimit -Hn 100000                //设置硬限制（临时规则）
3. [root@proxy ~]# ulimit -Sn 100000                //设置软限制（临时规则）
4. 普通用户只能调节软限制，只有管理员才能修改软硬连接
5. 永久配置
6. [root@proxy ~]# vim /etc/security/limits.conf
7.     .. ..
8. * soft nofile 100000
9. * hard nofile 100000

4）优化后测试服务器并发量

1. [root@proxy ~]# ab -n 2000 -c 2000 http://192.168.4.5/

步骤三：优化Nginx数据包头缓存

1）优化前，使用脚本测试长头部请求是否能获得响应

1. [root@proxy ~]# cat lnmp_soft/buffer.sh
2. #!/bin/bash
3. URL=http://192.168.4.5/index.html?
4. for i in {1..5000}
5. do
6.     URL=${URL}v$i=$i
7. done
8. curl $URL                                //经过5000次循环后，生成一个长的URL地址栏
9. [root@proxy ~]# ./buffer.sh
10. .. ..
11. <center><h1>414 Request-URI Too Large</h1>center>        //提示头部信息过大

2）修改Nginx配置文件，增加数据包头部缓存大小

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. .. ..
3. http {
4. client_header_buffer_size 1k;        //默认请求包头信息的缓存    
5. large_client_header_buffers 4 4k;        //大请求包头部信息的缓存个数与容量
6. .. ..
7. }
8. [root@proxy ~]# nginx -s reload

3）优化后，使用脚本测试长头部请求是否能获得响应

1. [root@proxy ~]#cat cat buffer.sh
2. #!/bin/bash
3. URL=http://192.168.4.5/index.html?
4. for i in {1..5000}
5. do
6.     URL=${URL}v$i=$i
7. done
8. curl $URL
9. [root@proxy ~]# ./buffer.sh

步骤四：浏览器本地缓存静态数据

1）使用Firefox浏览器查看缓存

以Firefox浏览器为例，在Firefox地址栏内输入about:cache将显示Firefox浏览器的缓存信息，如图-3所示，点击List Cache Entries可以查看详细信息。

图-3

2）清空firefox本地缓存数据，如图-4所示。

图-4

3）修改Nginx配置文件，定义对静态页面的缓存时间

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. server {
3. listen 80;
4. server_name localhost;
5. location / {
6. root html;
7. index index.html index.htm;
8. }
9. location ~* \.(jpg|jpeg|gif|png|css|js|ico|xml)$ {
10. expires        30d;            //定义客户端缓存时间为30天
11. }
12. }
13. [root@proxy ~]# cp /usr/share/backgrounds/day.jpg /usr/local/nginx/html
14. [root@proxy ~]# nginx -s reload

4）优化后，使用Firefox浏览器访问图片，再次查看缓存信息

1. [root@client ~]# firefox http://192.168.4.5/day.jpg

在Firefox地址栏内输入about:cache，查看本地缓存数据，查看是否有图片以及过期时间是否正确。

步骤五：自定义报错页面

1）优化前，客户端使用浏览器访问不存在的页面，会提示404文件未找到

1. [root@client ~]# firefox http://192.168.4.5/xxxxx        //访问一个不存在的页面

2）修改Nginx配置文件，自定义报错页面

1. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. .. ..
3. error_page 404 /40x.html;    //自定义错误页面
4. .. ..
5. [root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/html/40x.html        //生成错误页面
6. Oops,No NO no page …
7.  
8. [root@proxy ~]# nginx -s reload

3）优化后，客户端使用浏览器访问不存在的页面，会提示自己定义的40x.html页面

1. [root@client ~]# firefox http://192.168.4.5/xxxxx        //访问一个不存在的页面

4）常见http状态码

常见http状态码可用参考表-1所示。

                            

表－1 主机列表

200：一切正常   300：重定向   400：客户端错误  500：服务器端的测试

步骤六：如何查看服务器状态信息

1）编译安装时使用--with-http_stub_status_module开启状态页面模块

1. [root@proxy ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel        //安装常见依赖包
2. [root@proxy ~]# tar -zxvf nginx-1.12.2.tar.gz
3. [root@proxy ~]# cd nginx-1.12.2
4. [root@proxy nginx-1.12.2]# ./configure \
5. > --with-http_ssl_module                        //开启SSL加密功能
6. > --with-stream                                //开启TCP/UDP代理模块
7. > --with-http_stub_status_module                //开启status状态页面
8. [root@proxy nginx-1.12.2]# make && make install    //编译并安装

2）修改Nginx配置文件，定义状态页面

1. [root@proxy ~]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. … …
3. location /status {
4. stub_status on;
5. }
6. … …
7. [root@proxy ~]# nginx

2）优化后，查看状态页面信息

1. [root@proxy ~]# curl http://192.168.4.5/status
2. Active connections: 1
3. server accepts handled requests
4. 10 10 3
5. Reading: 0 Writing: 1 Waiting: 0

Active connections：当前活动的连接数量。

Accepts：已经接受客户端的连接总数量。

Handled：已经处理客户端的连接总数量（一般与accepts一致，除非服务器限制了连接数量）。

Requests：客户端发送的请求数量。

Reading：当前服务器正在读取客户端请求头的数量。

Writing：当前服务器正在写响应信息的数量。

Waiting：当前多少客户端在等待服务器的响应。

步骤七：对页面进行压缩处理

1）修改Nginx配置文件

1. [root@proxy ~]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2. http {
3. .. ..
4. gzip on;                            //开启压缩
5. gzip_min_length 1000;                //小文件不压缩
6. gzip_comp_level 4;                //压缩比率
7. gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
8.                                     //对特定文件压缩，类型参考mime.types
9. .. ..
10. }

    jpg,flv,mp3,  多媒体文件是压缩格式的，不要压缩

步骤八：服务器内存缓存

1）如果需要处理大量静态文件，可以将文件缓存在内存，下次访问会更快。

1. http {
2. open_file_cache max=2000 inactive=20s;
3. open_file_cache_valid 60s;
4. open_file_cache_min_uses 5;
5. open_file_cache_errors off;
6. //设置服务器最大缓存2000个文件句柄，关闭20秒内无请求的文件句柄
7. //文件句柄的有效时间是60秒，60秒后过期
8. //只有访问次数超过5次会被缓存
9. }