Nginx 的產生以及用武之地!

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想必大家一定聽說過Nginx,若沒聽說過它,那麼一定聽過它的"同行"Apache 吧!

Nginx 的產生

Nginx 同 Apache 一樣都是一種 Web 伺服器。基於 REST 架構風格,以統一資源描述符(Uniform Resources IdentifierURI 或者統一資源定位符(Uniform Resources LocatorURL 作為溝通依據,通過 HTTP 協議提供各種網路服務。

然而,這些伺服器在設計之初受到當時環境的侷限,例如當時的使用者規模,網路頻寬,產品特點等侷限並且各自的定位和發展都不盡相同。這也使得各個 Web 伺服器有著各自鮮明的特點。

Apache 的發展時期很長,而且是毫無爭議的世界第一大伺服器。它有著很多優點:穩定、開源、跨平臺等等。

它出現的時間太長了,它興起的年代,網際網路產業遠遠比不上現在。所以它被設計為一個重量級的。

它不支援高併發的伺服器。在 Apache 上執行數以萬計的併發訪問,會導致伺服器消耗大量記憶體。

作業系統對其進行程序或執行緒間的切換也消耗了大量的 CPU 資源,導致 HTTP 請求的平均響應速度降低。

這些都決定了 Apache 不可能成為高效能 Web 伺服器,輕量級高併發伺服器 Nginx 就應運而生了。

俄羅斯的工程師 Igor Sysoev,他在為 Rambler Media 工作期間,使用 C 語言開發了 Nginx。

Nginx 作為 Web 伺服器一直為 Rambler Media 提供出色而又穩定的服務。然後呢,Igor Sysoev 將 Nginx 程式碼開源,並且賦予自由軟體許可證。

由於以下這幾點,所以,Nginx 火了

  • Nginx 使用基於事件驅動架構,使得其可以支援數以百萬級別的 TCP 連線。

  • 高度的模組化和自由軟體許可證使得第三方模組層出不窮(這是個開源的時代啊

  • Nginx 是一個跨平臺伺服器,可以執行在 Linux、WindowsFreeBSDSolarisAIXMac OS 等作業系統上。

  • 這些優秀的設計帶來的極大的穩定性。

Nginx 的用武之地

Nginx 是一款自由的、開源的、高效能的 HTTP 伺服器和反向代理伺服器;同時也是一個 IMAP、POP3、SMTP 代理伺服器。

Nginx 可以作為一個 HTTP 伺服器進行網站的釋出處理,另外 Nginx 可以作為反向代理進行負載均衡的實現。

關於代理

說到代理,首先我們要明確一個概念,所謂代理就是一個代表、一個渠道;此時就涉及到兩個角色,一個是被代理角色,一個是目標角色。

被代理角色通過這個代理訪問目標角色完成一些任務的過程稱為代理操作過程;如同生活中的專賣店,客人到 adidas 專賣店買了一雙鞋,這個專賣店就是代理,被代理角色就是 adidas 廠家,目標角色就是使用者。

正向代理

說反向代理之前,我們先看看正向代理,正向代理也是大家最常接觸到的代理模式,我們會從兩個方面來說關於正向代理的處理模式,分別從軟體方面和生活方面來解釋一下什麼叫正向代理。

在如今的網路環境下,我們如果由於技術需要要去訪問國外的某些網站,此時你會發現位於國外的某網站我們通過瀏覽器是沒有辦法訪問的。

此時大家可能都會用一個操作 FQ 進行訪問,FQ 的方式主要是找到一個可以訪問國外網站的代理伺服器,我們將請求傳送給代理伺服器,代理伺服器去訪問國外的網站,然後將訪問到的資料傳遞給我們!

上述這樣的代理模式稱為正向代理,正向代理最大的特點是客戶端非常明確要訪問的伺服器地址;伺服器只清楚請求來自哪個代理伺服器,而不清楚來自哪個具體的客戶端;正向代理模式遮蔽或者隱藏了真實客戶端資訊。

來看個示意圖(我把客戶端和正向代理框在一塊,同屬於一個環境,後面我有介紹):

客戶端必須設定正向代理伺服器,當然前提是要知道正向代理伺服器的 IP 地址,還有代理程式的埠。

如下圖:

總結來說:正向代理,"它代理的是客戶端",是一個位於客戶端和原始伺服器(Origin Server之間的伺服器,為了從原始伺服器取得內容,客戶端向代理髮送一個請求並指定目標(原始伺服器

然後代理向原始伺服器轉交請求並將獲得的內容返回給客戶端。客戶端必須要進行一些特別的設定才能使用正向代理。

正向代理的用途:

  • 訪問原來無法訪問的資源,如 Google。

  • 可以做快取,加速訪問資源。

  • 對客戶端訪問授權,上網進行認證。

  • 代理可以記錄使用者訪問記錄(上網行為管理),對外隱藏使用者資訊。

反向代理

明白了什麼是正向代理,我們繼續看關於反向代理的處理方式,舉例如我國的某寶網站,每天同時連線到網站的訪問人數已經爆表,單個伺服器遠遠不能滿足人民日益增長的購買慾望了。

此時就出現了一個大家耳熟能詳的名詞:分散式部署;也就是通過部署多臺伺服器來解決訪問人數限制的問題。

某寶網站中大部分功能也是直接使用 Nginx 進行反向代理實現的,並且通過封裝 Nginx 和其他的元件之後起了個高大上的名字:Tengine。

有興趣的童鞋可以訪問 Tengine 的官網檢視具體的資訊:

http://tengine.taobao.org/

那麼反向代理具體是通過什麼樣的方式實現的分散式的叢集操作呢,我們先看一個示意圖(我把伺服器和反向代理框在一塊,同屬於一個環境,後面我有介紹):

通過上述的圖解大家就可以看清楚了,多個客戶端給伺服器傳送的請求,Nginx 伺服器接收到之後,按照一定的規則分發給了後端的業務處理伺服器進行處理了。

此時請求的來源也就是客戶端是明確的,但是請求具體由哪臺伺服器處理的並不明確了,Nginx 扮演的就是一個反向代理角色。

客戶端是無感知代理的存在的,反向代理對外都是透明的,訪問者並不知道自己訪問的是一個代理。因為客戶端不需要任何配置就可以訪問。關注公眾號:Java後端程式設計,回覆關鍵詞 java 獲取學習資料 。

反向代理,"它代理的是服務端",主要用於伺服器叢集分散式部署的情況下,反向代理隱藏了伺服器的資訊。

反向代理的作用:

  • 保證內網的安全,通常將反向代理作為公網訪問地址,Web 伺服器是內網。

  • 負載均衡,通過反向代理伺服器來優化網站的負載。

專案場景

通常情況下,我們在實際專案操作時,正向代理和反向代理很有可能會存在同一個應用場景中,正向代理代理客戶端的請求去訪問目標伺服器,目標伺服器是一個反向代理伺服器,反向代理了多臺真實的業務處理伺服器。

具體的拓撲圖如下:

截了一張圖來說明正向代理和反向代理二者之間的區別,如下圖:

圖解:

  • 在正向代理中,Proxy 和 Client 同屬於一個 LAN(圖中方框內),隱藏了客戶端資訊。

  • 在反向代理中,Proxy 和 Server 同屬於一個 LAN(圖中方框內),隱藏了服務端資訊。

實際上,Proxy 在兩種代理中做的事情都是替伺服器代為收發請求和響應,不過從結構上看正好左右互換了一下,所以把後出現的那種代理方式稱為反向代理了。

負載均衡

我們已經明確了所謂代理伺服器的概念,那麼接下來,Nginx 扮演了反向代理伺服器的角色,它是依據什麼樣的規則進行請求分發的呢?不用的專案應用場景,分發的規則是否可以控制呢?

這裡提到的客戶端傳送的、Nginx 反向代理伺服器接收到的請求數量,就是我們說的負載量。

請求數量按照一定的規則進行分發,到不同的伺服器處理的規則,就是一種均衡規則。

所以將伺服器接收到的請求按照規則分發的過程,稱為負載均衡。

負載均衡在實際專案操作過程中,有硬體負載均衡和軟體負載均衡兩種,硬體負載均衡也稱為硬負載,如 F5 負載均衡,相對造價昂貴成本較高。

但是資料的穩定性安全性等等有非常好的保障,如中國移動中國聯通這樣的公司才會選擇硬負載進行操作。

更多的公司考慮到成本原因,會選擇使用軟體負載均衡,軟體負載均衡是利用現有的技術結合主機硬體實現的一種訊息佇列分發機制。

Nginx 支援的負載均衡排程演算法方式如下:

①weight 輪詢(預設接收到的請求按照順序逐一分配到不同的後端伺服器,即使在使用過程中,某一臺後端伺服器宕機,Nginx 會自動將該伺服器剔除出佇列,請求受理情況不會受到任何影響。

這種方式下,可以給不同的後端伺服器設定一個權重值(weight,用於調整不同的伺服器上請求的分配率。

權重資料越大,被分配到請求的機率越大;該權重值,主要是針對實際工作環境中不同的後端伺服器硬體配置進行調整的。

②ip_hash:每個請求按照發起客戶端的 ip 的 hash 結果進行匹配,這樣的演算法下一個固定 ip 地址的客戶端總會訪問到同一個後端伺服器,這也在一定程度上解決了叢集部署環境下 Session 共享的問題。

③fair:智慧調整排程演算法,動態的根據後端伺服器的請求處理到響應的時間進行均衡分配。

響應時間短處理效率高的伺服器分配到請求的概率高,響應時間長處理效率低的伺服器分配到的請求少,它是結合了前兩者的優點的一種排程演算法。

但是需要注意的是 Nginx 預設不支援 fair 演算法,如果要使用這種排程演算法,請安裝 upstream_fair 模組。

④url_hash:按照訪問的 URL 的 hash 結果分配請求,每個請求的 URL 會指向後端固定的某個伺服器,可以在 Nginx 作為靜態伺服器的情況下提高快取效率。

同樣要注意 Nginx 預設不支援這種排程演算法,要使用的話需要安裝 Nginx 的 hash 軟體包。

Web 伺服器對比

幾種常用 Web 伺服器對比如下圖:

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