借助Nginx搭建反向代理服務器
【大型網站技術實踐】初級篇：借助Nginx搭建反向代理服務器
一、反向代理：Web服務器的“經紀人”
1.1 反向代理初印象
反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉發(fā)給內部網絡上的服務器，并將從服務器上得到的結果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務器對外就表現為一個服務器邻吞。
從上圖可以看出：反向代理服務器位于網站機房，代理網站Web服務器接收Http請求，對請求進行轉發(fā)拯杠。
1.2 反向代理的作用
①保護網站安全：任何來自Internet的請求都必須先經過代理服務器啃奴；
②通過配置緩存功能加速Web請求：可以緩存真實Web服務器上的某些靜態(tài)資源潭陪，減輕真實Web服務器的負載壓力；
③實現負載均衡：充當負載均衡服務器均衡地分發(fā)請求最蕾，平衡集群中各個服務器的負載壓力依溯；
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二、初識Nginx：簡單卻不平凡
2.1 Nginx是神馬瘟则？
Nginx是一款輕量級的網頁服務器黎炉、反向代理器以及電子郵件代理服務器。其將源代碼以類BSD許可證的形式發(fā)布醋拧，因它的穩(wěn)定性慷嗜、豐富的功能集、示例配置文件和低系統(tǒng)資源的消耗而聞名丹壕。
Source：Nginx（發(fā)音同engine x）庆械，它是由俄羅斯程序員Igor Sysoev所開發(fā)的。起初是供俄國大型的門戶網站及搜索引擎Rambler（俄語：Рамблер）使用雀费。此軟件BSD-like協議下發(fā)行干奢，可以在UNIX、GNU/Linux盏袄、BSD忿峻、Mac OS X薄啥、Solaris，以及Microsoft Windows等操作系統(tǒng)中運行逛尚。
說到Web服務器垄惧，Apache服務器和IIS服務器是兩大巨頭；但是運行速度更快绰寞、更靈活的對手：Nginx 正在迎頭趕上到逊。
2.2 Nginx的應用現狀
Nginx 已經在俄羅斯最大的門戶網站── Rambler Media（www.rambler.ru）上運行了3年時間，同時俄羅斯超過20%的虛擬主機平臺采用Nginx作為反向代理服務器滤钱。
在國內觉壶，已經有 淘寶、新浪博客件缸、新浪播客铜靶、網易新聞、六間房他炊、56.com争剿、Discuz!、水木社區(qū)痊末、豆瓣蚕苇、YUPOO、海內凿叠、迅雷在線 等多家網站使用 Nginx 作為Web服務器或反向代理服務器涩笤。
2.3 Nginx的核心特點
（1）跨平臺：Nginx 可以在大多數 Unix like OS編譯運行，而且也有Windows的移植版本盒件；
（2）配置異常簡單：非常容易上手辆它。配置風格跟程序開發(fā)一樣，神一般的配置履恩；
（3）非阻塞、高并發(fā)連接：數據復制時呢蔫，磁盤I/O的第一階段是非阻塞的切心。官方測試能夠支撐5萬并發(fā)連接，在實際生產環(huán)境中跑到2～3萬并發(fā)連接數片吊。（這得益于Nginx使用了最新的epoll模型）绽昏；
PS：對于一個Web服務器來說，首先看一個請求的基本過程：建立連接---接收數據---發(fā)送數據俏脊，在系統(tǒng)底層看來 ：上述過程（建立連接---接收數據---發(fā)送數據）在系統(tǒng)底層就是讀寫事件全谤。
①如果采用阻塞調用的方式，當讀寫事件沒有準備好時爷贫，必然不能夠進行讀寫事件认然，那么久只好等待补憾，等事件準備好了，才能進行讀寫事件卷员，那么請求就會被耽擱 盈匾。
②既然沒有準備好阻塞調用不行，那么采用非阻塞調用方式毕骡。非阻塞就是：事件馬上返回削饵，告訴你事件還沒準備好呢，你慌什么未巫，過會再來吧窿撬。好吧，你過一會叙凡，再來檢查一下事件劈伴，直到事件準備好了為止，在這期間狭姨，你就可以先去做其它事情宰啦，然后再來看看事件好了沒。雖然不阻塞了饼拍，但你得不時地過來檢查一下事件的狀態(tài)磕蒲，你可以做更多的事情了，但帶來的開銷也是不小的近她。
（4）事件驅動：通信機制采用epoll模型湖蜕，支持更大的并發(fā)連接。
①非阻塞通過不斷檢查事件的狀態(tài)來判斷是否進行讀寫操作叨吮，這樣帶來的開銷很大辆布，因此就有了異步非阻塞的事件處理機制。這種機制讓你可以同時監(jiān)控多個事件茶鉴，調用他們是阻塞的锋玲，但可以設置超時時間，在超時時間之內涵叮，如果有事件準備好了惭蹂，就返回。這種機制解決了上面阻塞調用與非阻塞調用的兩個問題割粮。
②以epoll模型為例：當事件沒有準備好時盾碗，就放入epoll(隊列)里面。如果有事件準備好了舀瓢，那么就去處理廷雅；如果事件返回的是EAGAIN，那么繼續(xù)將其放入epoll里面。從而航缀，只要有事件準備好了商架，我們就去處理它，只有當所有事件都沒有準備好時谬盐，才在epoll里面等著甸私。這樣，我們就可以并發(fā)處理大量的并發(fā)了飞傀，當然皇型，這里的并發(fā)請求，是指未處理完的請求砸烦，線程只有一個弃鸦，所以同時能處理的請求當然只有一個了，只是在請求間進行不斷地切換而已幢痘，切換也是因為異步事件未準備好唬格，而主動讓出的。這里的切換是沒有任何代價颜说，你可以理解為循環(huán)處理多個準備好的事件购岗，事實上就是這樣的。
③與多線程方式相比门粪，這種事件處理方式是有很大的優(yōu)勢的喊积，不需要創(chuàng)建線程，每個請求占用的內存也很少玄妈，沒有上下文切換乾吻，事件處理非常的輕量級，并發(fā)數再多也不會導致無謂的資源浪費（上下文切換）拟蜻。對于IIS服務器绎签，每個請求會獨占一個工作線程，當并發(fā)數上到幾千時酝锅，就同時有幾千的線程在處理請求了诡必。這對操作系統(tǒng)來說，是個不小的挑戰(zhàn)：因為線程帶來的內存占用非常大搔扁，線程的上下文切換帶來的cpu開銷很大擒权，自然性能就上不去，從而導致在高并發(fā)場景下性能下降嚴重阁谆。
總結：通過異步非阻塞的事件處理機制，Nginx實現由進程循環(huán)處理多個準備好的事件愉老，從而實現高并發(fā)和輕量級场绿。
（5）Master/Worker結構：一個master進程，生成一個或多個worker進程嫉入。
PS：Master-Worker設計模式核心思想是將原來串行的邏輯并行化焰盗，并將邏輯拆分成很多獨立模塊并行執(zhí)行璧尸。其中主要包含兩個主要組件Master和Worker，Master主要將邏輯進行拆分熬拒，拆分為互相獨立的部分爷光，同時維護了Worker隊列，將每個獨立部分下發(fā)到多個Worker并行執(zhí)行澎粟，Worker主要進行實際邏輯計算蛀序，并將結果返回給Master。
問：nginx采用這種進程模型有什么好處活烙？
答：采用獨立的進程徐裸，可以讓互相之間不會影響，一個進程退出后啸盏，其它進程還在工作重贺，服務不會中斷，Master進程則很快重新啟動新的Worker進程回懦。當然气笙，Worker進程的異常退出，肯定是程序有bug了怯晕，異常退出潜圃，會導致當前Worker上的所有請求失敗，不過不會影響到所有請求贫贝，所以降低了風險秉犹。
（6）內存消耗小：處理大并發(fā)的請求內存消耗非常小。在3萬并發(fā)連接下稚晚，開啟的10個Nginx 進程才消耗150M內存（15M*10=150M）崇堵。
（7）內置的健康檢查功能：如果 Nginx 代理的后端的某臺 Web 服務器宕機了，不會影響前端訪問客燕。
（8）節(jié)省帶寬：支持 GZIP 壓縮鸳劳，可以添加瀏覽器本地緩存的 Header 頭。
（9）穩(wěn)定性高：用于反向代理也搓，宕機的概率微乎其微赏廓。
三、構建實戰(zhàn)：Nginx+IIS構筑Web服務器集群的負載均衡
這里我們主要在Windows環(huán)境下傍妒，通過將同一個Web網站部署到不同服務器的IIS上幔摸，再通過一個統(tǒng)一的Nginx反響代理服務器對外提供統(tǒng)一訪問接入，實現一個最簡化的反向代理和負載均衡服務颤练。但是既忆，受限于實驗條件，我們這里主要在一臺計算機上進行反向代理、IIS集群的模擬患雇，具體的實驗環(huán)境如下圖所示：我們將nginx服務和web網站都部署在一臺計算機上跃脊，nginx監(jiān)聽http80端口，而web網站分別以不同的端口號（這里是8050及8060）部署在同一個IIS服務器上苛吱，用戶訪問localhost時酪术，nginx作為反向代理將請求均衡地轉發(fā)給兩個IIS中不同端口的Web應用程序進行處理。雖然實驗環(huán)境很簡單而且有限翠储，但是對于一個簡單的負載均衡效果而言绘雁，本文是可以達到并且展示的。
3.1 準備一個ASP.NET網站部署到IIS服務器集群中
≌煤ァ（1）在VS中新建一個ASP.NET Web應用程序咧七，但是為了在一臺計算機上展示效果，我們將這個Web程序復制一份任斋，并修改兩個Web程序的Default.aspx继阻，讓其的首頁顯示不同的一點信息。這里Web1展示的是“The First Web：”废酷，而Web2展示的則是“The Second Web”瘟檩。
（2）調試運行，看看兩個網站的效果如何澈蟆？
①Web1的展示效果：
②Web2的展示效果：
③部署到IIS中墨辛，分配不同的端口號：這里我選擇了Web1:8050，Web2:8060
（3）總結：在真實環(huán)境中趴俘，構建Web應用服務器集群的實現是將同一個Web應用程序部署到Web服務器集群中的多個Web服務器上睹簇。
3.2 下載Nginx并部署到服務器中作為自啟動的Windows服務
（1）到Nginx官網下載Nginx的Windows版本：http://nginx.org/en/download.html（這里我們使用nginx/Windows-1.4.7版本進行實驗寥闪，本文底部有下載地址）
（2）解壓到磁盤任意目錄太惠，例如這里我解壓到了：D:\Servers\nginx-1.4.7
（3）啟動、停止和重新加載服務：通過cmd以守護進程方式啟動nginx.exe：start nginx.exe疲憋，停止服務：nginx -s stop凿渊，重新加載配置：nginx -s reload；
（4）每次以cmd方式啟動Nginx服務不符合實際要求缚柳，于是我們想到將其注冊為Windows服務埃脏，并設置為自動啟動模式。這里秋忙，我們使用一個不錯的小程序：“Windows Service Wrapper”彩掐，將nginx.exe注冊為Windows服務，具體的步湊如下：
①下載最新版的 Windows Service Wrapper 程序灰追，比如我下載的名稱是 "winsw-1.8-bin.exe"（本文底部有下載地址）堵幽，然后把它命名成你想要的名字（比如: "nginx-service.exe"旁壮，當然，你也可以不改名）
②將重命名后的 nginx-service.exe 復制到 nginx 的安裝目錄（比如谐檀，我這里是 "D:\Servers\nginx-1.4.7"）
③在同一個目錄下創(chuàng)建一個Windows Service Wrapper 的XML配置文件，名稱必須與第一步重命名時使用的名稱一致（比如我這里是 "nginx-service.xml", 如果裁奇，你沒有重命名桐猬，則應該是 "winsw-1.8-bin.xml"），這個XML的內容如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<service>
<id>nginx</id>
<name>Nginx Service</name>
<description>High Performance Nginx Service</description>
<executable>D:\Servers\nginx-1.4.7\nginx.exe</executable>
<logpath>D:\Servers\nginx-1.4.7\</logpath>
<logmode>roll</logmode>
<depend></depend>
<startargument>-p D:\Servers\nginx-1.4.7</startargument>
<stopargument>-p D:\Servers\nginx-1.4.7 -s stop</stopargument>
</service>
④在命令行下執(zhí)行以下命令刽肠，以便將其注冊成Windows服務：nginx-service.exe install
⑤接下來就可以在Windows服務列表看到Nginx服務了溃肪，這里我們可以將其設置為自動啟動了：
（5）總結：在Windows環(huán)境中，要對外提供的Windows服務一般都要將其啟動類型設置為自動音五。
3.3 修改Nginx核心配置文件nginx.conf
（1）進程數與每個進程的最大連接數：
?nginx進程數惫撰，建議設置為等于CPU總核心數
?單個進程最大連接數，那么該服務器的最大連接數=連接數*進程數
（2）Nginx的基本配置：
?監(jiān)聽端口一般都為http端口：80;
?域名可以有多個躺涝，用空格隔開：例如 server_name www.ha97.com ha97.com;
〕辍（3）負載均衡列表基本配置：
?location / {}：對aspx后綴的進行負載均衡請求，假如我們要對所有的aspx后綴的文件進行負載均衡時坚嗜，可以這樣寫：location ~ .*.aspx$ {}
?proxy_pass：請求轉向自定義的服務器列表夯膀，這里我們將請求都轉向標識為http://cuitccol.com的負載均衡服務器列表；
?在負載均衡服務器列表的配置中苍蔬，weight是權重诱建，可以根據機器配置定義權重（如果某臺服務器的硬件配置十分好，可以處理更多的請求碟绑，那么可以為其設置一個比較高的weight俺猿；而有一臺的服務器的硬件配置比較差，那么可以將前一臺的weight配置為weight=2格仲，后一臺差的配置為weight=1）押袍。weigth參數表示權值，權值越高被分配到的幾率越大抓狭；
（4）總結：最基本的Nginx配置差不多就是上面這些內容伯病，當然僅僅是最基礎的配置。（詳細的配置內容請下載底部的nginx-1.4.7詳細查看）
3.4 添加Nginx對于靜態(tài)文件的緩存配置
為了提高響應速度否过，減輕真實服務器的負載午笛，對于靜態(tài)資源我們可以在反向代理服務器中進行緩存，這也是反向代理服務器的一個重要的作用苗桂。
（1）緩存靜態(tài)資源之圖片文件
root /nginx-1.4.7/staticresources/image：對于配置中提到的jpg/png等文件均定為到/nginx-1.4.7/staticresources/image文件夾中進行尋找匹配并將文件返回药磺；
expires 7d：過期時效為7天，靜態(tài)文件不怎么更新煤伟，過期時效可以設大一點癌佩，如果頻繁更新木缝，則可以設置得小一點；
TIPS：下面的樣式围辙、腳本緩存配置同這里一樣我碟，只是定位的文件夾不一樣而已，不再贅述姚建。
（2）緩存靜態(tài)資源之樣式文件
（3）緩存靜態(tài)資源之腳本文件
（4）在nginx服務文件夾中創(chuàng)建靜態(tài)資源文件夾矫俺，并要緩存的靜態(tài)文件拷貝進去：這里我主要將Web程序中用到的image、css以及js文件拷貝了進去掸冤；
（5）總結：通過配置靜態(tài)文件的緩存設置厘托，對于這些靜態(tài)文件的請求可以直接從反向代理服務器中直接返回，而無需再將這些靜態(tài)資源請求轉發(fā)到具體的Web服務器進行處理了稿湿，可以提高響應速度铅匹，減輕真實Web服務器的負載壓力。
學習小結
在本文中饺藤，借助了Nginx這個神器簡單地在Windows環(huán)境下搭建了一個反向代理服務包斑，并模擬了一個IIS服務器集群的負載均衡效果。從這個DEMO中策精，我們可以簡單地感受到反向代理為我們所做的事情舰始，并體會負載均衡是怎么一回事。但是咽袜，在目前大多數的應用中丸卷，都會將Nginx部署在Linux服務器中，并且會做一些針對負載均衡的優(yōu)化配置询刹，這里我們所做的僅僅就是一個小小的使用而已（just修改一下配置文件）谜嫉。不過，萬丈高樓平地起凹联，前期的小小體會沐兰，也會幫助我們向后期的深入學習奠定一點點的基礎。
參考資料
（1）丁胖胖蔽挠，《圖解正向代理住闯、反向代理與透明代理》：http://z00w00.blog.51cto.com/515114/1031287
（2）特種兵-AK47，《正向代理與反向代理的區(qū)別》：http://blog.csdn.net/m13666368773/article/details/8060481
（3）百度百科澳淑，Nginx：http://baike.baidu.com/view/926025.htm?fr=aladdin
（4）51CTO比原，《Nginx安裝配置與服務搭建專題》：http://os.51cto.com/art/201111/304611.htm
（5）紅黑聯盟，《Nginx配置文件nginx.conf中文詳解總結》：http://www.2cto.com/os/201212/176520.html
（6）360doc杠巡，《Linux下同步模式量窘、異步模式、阻塞調用與非阻塞調用總結》：http://www.360doc.com/content/13/0117/12/5073814_260691714.shtml （好文一篇氢拥，值得閱讀）
（7）e路相扶蚌铜，《同步锨侯、異步、阻塞與非阻塞》：http://www.cnblogs.com/zhangjun516/archive/2013/04/17/3025902.html
（8）feitianxuxue冬殃，《處理大并發(fā)之對異步非阻塞的理解》：http://blog.csdn.net/feitianxuxue/article/details/8936802
附件下載
（1）nginx-1.4.7：http://pan.baidu.com/s/1dD2C2zB
（2）winsw-1.8-bin.exe：http://pan.baidu.com/s/1kTihzk7
（3）SimpleNginxDemo：http://pan.baidu.com/s/1bnq5oYz
