关于Nginx的产生，用途，socket编程验证，加权轮询算法
关于Nginx的产生，用途，socket编程验证，加权轮询算法
- 前言 - Nginx的由来
- Nginx 的简介
- Nginx的作用
- 安装
-
- Windows 下
- Linux下
- Nginx的启动
- 配置文件
- Nginx 的简单使用 + 验证
源码地址：https://github.com/duchenlong/linux-text/tree/master/socket
前言 - Nginx的由来
对于为什么会有Nginx这个东西，主要的原因还是因为需求量越来越大。
一开始，我们在部署服务器的时候，就是直接写一个服务端的程序，然后跑起来，把他挂到后台就可以了。这样的话，客户端与服务端之间的关系是多对一
慢慢的，如果越来越多的人访问服务器，那么就会造成这样的局面
如果同时访问我们服务器的用户比较多的话，会增大服务器的负载程度，就出现下面这种情况
在
多对一的结构中，再次进行升级，是否可以有其他服务器来分摊部分用户访问带来的压力呢？
为了解决多个用户同时访问服务端，而造成服务器压力过大的问题，就进行横向扩展，再增加几台服务器
当有多个用户进行请求访问的时候，将处理请求的逻辑放在其他服务器中，就避免了一个服务器需要阻塞的处理多个请求，那么多个用户请求可以并行处理，降低服务器的负载程度
直观上看，如果要实现这种模式，每个用户就得指导每个服务器的地址，那么这样就是一个多对多的结构
但是这样的结构对于用户来说有些复杂，就为了访问一个项目，还得直到所有服务器的网址，显然是不科学也不安全的。
没有什么是加一层解决不了的，如果有，那就再加一层
于是乎，就出现了下面这种代理服务器的模式，用户在访问的时候，只需要访问一个特点的网址，然后代理服务器负责将这些请求分配到不同的服务器中进行处理。
这样就可以将多对多的结构，转变为用户和代理服务器，代理服务器和服务器之间多对一，一对多的联系，降低了用户和服务器之间的联系
那么中间这个代理服务器就需要实现反向代理的功能，就是说，有这么一个请求来了，代理服务器需要知道哪像服务器可以处理该请求，然后将该请求发送给这个服务器去处理，处理完之后再通过代理服务器返回给用户。
除此之外，还需要有负载均衡的能力，而Nginx就是可以实现这些功能的软件之一。
Nginx 的简介
百度百科
Nginx (engine x) 是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务。
Nginx是由伊戈尔·赛索耶夫为俄罗斯访问量第二的Rambler.ru站点（俄文：Рамблер）开发的，第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。
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。2011年6月1日，nginx 1.0.4发布。
Nginx是一款轻量级的Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，在BSD-like 协议下发行。
特点：
- 占有内存少
- 并发能力强
事实上nginx的并发能力在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用nginx网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。
Nginx的作用
- HTTP代理，反向代理
在介绍反向代理之前，还有一个正向代理的概念。 我们在访问国外的网站时，访问速度会比较慢，通常的做法就是在我们的电脑上开一个VPN，而VPN就是一个正向代理的服务器。
就是说，我们国内有些地方直接访问国外服务器的话，可能会比较慢，但是有些地方访问国外服务器是会比较快的，就可以在这个地方建立一个中转的服务器，帮助我们访问国外的网站就可以了，再将响应的结果通过代理服务器返回给我们，就可以快速的访问国外的网站了。
正向代理可以说是我们客户端自己的一种主动行为，而反向代理则是服务端的一种方式，类比我们访问网站的一个过程来说
我们在浏览器中访问一个网址，通过网络后，我们的请求就会到达一个代理服务器中，代理服务器根据我们后台服务器的处理能力，将请求发送给一个指定的服务器来进行处理，处理完毕后，返回给代理服务器，再通过网络返回给我们请求的结果
- 负载均衡
在Nginx中，负载均衡有两种策略，为内置策略和扩展策略
内置策略主要有：
- 轮询
在轮询的策略中，我们服务端中的服务器处理请求的方式为顺序处理，依次为每一个服务器分配一个请求，当分配到最后一个服务器的时候，下一次请求的处理便从第一个服务器重新开始
- 加权轮询
加权轮询的策略中，解决的问题就是，我们后端的服务器可能处理的能力不同，有些服务器性能很好，可以处理3个请求，但是有些服务器性能比较差，只能处理1个请求。
这样如果使用轮询的方式，对于那些处理能力比较差的服务器，很可能会陷入阻塞，那么就出现了加权轮询的方式，可以为每一个服务器分配一个权重，那么后面的请求会根据每个服务器的权重依次分配。
- ip 哈希
对客户端的ip进行哈希操作，根据哈希操作的结果，将客户端的ip请求发送给一台固定的服务器。也就是说，客户端每次访问的时候，都是由一个固定的服务器来处理该请求的
安装
可以在官网中下载Nginx的安装包
Windows 下
下载之后，进行解压，会出现以下的目录
开启Nginx服务，只需要在命令行界面中运行nginx.exe程序就行 （ 直接点击可视化图标没有效果
在浏览器中输入localhost:80或者127.0.0.1:80，进行访问（ 浏览器会默认加上80端口，所以也可以不用手动加上80端口信息
Linux下
先下载对应的安装包，然后再通过Xshell传到Linux系统中，输入以下命令即可
# 解压
tar -zxvf nginx-1.18.0.tar.gz
# 进入 nginx-1.18.0 目录中
cd nginx-1.18.0
# 运行 configure 程序
./configure
# 安装
make
# 如果权限不够，可以使用sudo ,root用户
make install
在执行configure程序时，可能会出现以下错误，只需要对应安装即可
sudo yum -y install pcre-devel
sudo yum -y install zlib-devel
可以使用whereis命令来查看是否安装成功
[duchlong@localhost nginx-1.18.0]$ whereis nginx
nginx: /usr/local/nginx
手动运行Nginx，先进入/usr/local/nginx目录
再进入sbin目录下，运行nginx程序即可（如果出现权限问题，可以加sudo，再运行
Nginx的启动
Nginx在启动之前，一点要注意，他的默认端口号是80，所以一定要保证对应的端口号是开放的。
如果是虚拟机中，可以关闭防火墙，或者单独开放指定端口
# 查看firewalld 服务状态
systemctl status firewalld
# 查看firewalld 状态
firewall-cmd --state
# 开启 firewalld 服务
service firewalld start
# 重启 firewalld 服务
service firewalld restart
# 关闭 firewalld 服务
service firewalld stop
# 查看防火墙规则
firewall-cmd --list-all
# 查询端口是否开放
firewall-cmd --query-port=8080/tcp
# 开放80端口
firewall-cmd --permanent --add-port=80/tcp
# 移除80端口
firewall-cmd --permanent --remove-port=80/tcp
#重启防火墙(修改配置后要重启防火墙
firewall-cmd --reload
参数解释
- firwall-cmd：是Linux提供的操作firewall的一个工具
- –permanent：表示设置为持久
- –add-port：表示添加的端口
- –remove-port：表示移除端口
如果是在云服务器中，则需要配置安全组，开放80端口 （或者自定义的端口
# 进入Nginx 的运行目录
cd /usr/local/nginx/sbin
# 启动 ( 出现权限问题，可以加上 sudo
./nginx # sudo ./nginx
# 停止
./nginx -s stop
# 安全退出
./nginx -s quit
# 重新加载配置文件
./nginx -s reload
# 查看Nginx进程
ps aux | grep nginx
Nginx 的配置文件所在的地址为：/usr/local/nginx/conf，在配置文件中我们可以修改Nginx的一些配置（ 默认的端口号，进程数量，可保持的连接数量。。。等等
在修改配置文件之后，需要重新加载配置文件，否则不会生效的
配置文件
参考菜鸟教程
Nginx的配置文件分为三部分：
- 全局配置，配置影响nginx全局的指令
一般有运行nginx服务器的用户组，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，允许生成worker process数等
- events块：配置影响nginx服务器或与用户的网络连接
每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，是否允许同时接受多个网路连接，开启多个网络连接序列化等
- http块：可以嵌套多个server，配置代理，缓存，日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置
如文件引入，mime-type定义，日志自定义，是否使用sendfile传输文件，连接超时时间，单连接请求数等
server 块的配置
- listen，表示Nginx默认监听的端口号
- server_name，表示监听的地址
- location + url，表示请求的url过滤，支持正则匹配
配置http服务的反向代理
- weight，服务器访问的权重
- backuo，备用服务器
Nginx 的简单使用 + 验证
首先，在配置文件中，配置反向代理的服务器地址，并设置权重，加上一个备用的服务器。
我们预期的结果，就是客户端第一次访问的时候，先访问第一个服务器19998端口，第2,3次访问19999端口的服务器，然后第4次再访问第一个服务器。。。依次轮回
服务器使用
socket套接字建立，可以参考之前的博客
TCP协议的通信小程序与函数接口
http协议简单实现使用ip访问html网页的demo
- 第一次访问
- 第二次访问
- 第三次访问
- 第四次访问
- 第五次访问
- 第六次访问
- 两个服务器都宕机后 （ 终止两个服务端的进程后
备用服务器的访问中，只要还存在其他服务器没有宕机，那么备用服务器是不会启动的
最后，可以看到Nginx中加权服务器的分配和我们预期的结果不太一样，他是考虑到了一个这样的问题：如果后端服务器的权重为1:2:3，那么我们普通的轮询分配方式为ABBCCC，但是如果是CCBACB这样来分配，是不是会更好一点，避免了一个服务器连续处理多个请求的情况
Nginx 的轮询调度机制
对于每一个后端服务器，他的默认值为0
- 每个服务器当前的值 + 自己的权重 = 自己这次的值
- 取当前值中最大的一个服务器，然后减去所有节点权重之和
- 重复1的步骤，直到一轮结束
模拟加权轮询的过程，他权重为 A : B : C = 1 : 2 : 3 A:B:C = 1 : 2 : 3 A:B:C=1:2:3，初始的值为 0 : 0 : 0 0:0:0 0:0:0
| 轮次 | 当前的值 | 选择的服务器 | 选择之后的值 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 2 3 | C | 1 2 -3 |
| 2 | 2 4 0 | B | 2 -2 0 |
| 3 | 3 0 3 | A | -3 0 3 |
| 4 | -2 2 6 | C | -2 2 0 |
| 5 | -1 4 3 | B | -1 -2 3 |
| 6 | 0 0 6 | C | 0 0 0 |
很巧妙的，经过一轮之后，所有服务器的值都变为了0，和初值相同