Nginx+Varnish 实现动静分离，为服务器分流，降低服务器负载

相必大家在看加快网站响应速度方面的文章时，都提过这么一条：动静分离。那怎样实现动静分离呢，这里笔者就亲自搭建相关服务实现动静分离。

动静分离是一种架构，就是把静态文件，比如JS、CSS、图片甚至有些静态页面交给独立的服务器集群处理，从而进行分流，使服务器降低压力。

上面说把一些静态的文件分离出去，有读者就会笑了，静态文件能有多少，能消耗多少资源。

读者以实际经验告诉大家，千万不要小瞧这些静态文件，现在大部分网站都是以视频、图片为主，试想下天猫、淘宝、京东之类，文字能有多少，图片、视频又是多少，就知道这个量到底是多么的庞大，而动静分离从笔者公司实际使用经验来看，效果是杠杠的。

笔者这里的环境是: Centos6.4  Nginx Varnish , 其中Nginx响应请求，Varnish主要做缓存和反向代理(笔者这里说个题外话，很多人疑惑反向代理和正向代理，这两个概念说的都有些玄幻，笔者有个简单粗暴的解释. 反向代理：隐藏真实服务器信息， 正向代理：隐藏真实客户端信息)

笔者这里弄三台主机：192.168.138.10      192.168.138.3   192.168.138.4   (10安装Varnish，3、4安装Nginx) 

第一步：先在92.168.138.3   192.168.138.4 两台机器上安装Nginx,这个安装相对容易，笔者就不做累赘了，只要你看到下面两个页面就OK了

第二步：在192.168.138.10上安装Varnish

这里笔者从官网上下载了比较新的 Varnish-3.0.7, 笔者准备使用源码编译安装，安装在/usr/local/varnish 目录下

tar -zxvf varnish-3.0.7.tar.gz 

安装之前还是老话，依赖先安装上，笔者在其官方网站上找到了其依赖的包

https://www.varnish-cache.org/docs/4.0/installation/install.html

yum install -y autoconf automake jemalloc-devel libedit-devel libtool ncurses-devel pcre-devel pkgconfig python-docutils python-sphinx

然后进行编译前检查

./configure 
 --prefix=/usr/local/varnish/ 
 --enable-dependency-tracking 
 --enable-developer-warnings 
 --enable-debugging-symbols

检查无误后开始编译安装

make && make install

第三步：开始配置varnish

其配置文件位于 /usr/local/varnish/etc/varnish/default.vcl  可以看到里面已经有些范例

笔者在这里先要对其架构及一些常用函数加以说明，不然后面都看不懂在配置写什么玩意

varnish使用了一种叫VCL的语言去对其进行配置，至于这语言啥玩意，就不用过多关心了，大致了解下就OK了，其语法可以看里面的相关范例，里面有些函数，下面一一列出

vcl_recv 函数： 接收和处理请求，当请求到达并成功接收后被调用，判断请求的数据并决定如何处理请求；该函数返回值有这么些关键字-》

　　　　　　　　pass 表示进入pass模式，将请求交给vcl_pass 函数

　　　　　　　　pipe 表示进入pipe模式，将请求交个vcl_pipe函数

　　　　　　　　error code[reason]  表示返回'code'给客户端并放弃请求, 'code'是错误标示例如200 405等，'reason'是错误原因

vcl_pipe函数：该函数在进入pipe模式时被调用，用于将请求直接传递给后端主机，在请求和返回内容没有改变的情况下，将不变的内容返回给客户端，直到这个链接关闭；该函数有这么些返回值=>

　　　　　　　　error code[reason]  同vcl_recv

　　　　　　　　pipe 

vcl_pass函数: 该函数进入pass模式被调用，用于直接将请求发送给后端主机，后端主机响应后发送给客户端，不进行任何缓存，每次都返回最新内容，该函数有几个返回值=>

　　　　　　　　error code[reason] 同vcl_recv

　　　　　　　　pass

lookup函数： 表示在缓存中查找到被请求的对象，并且根据查找的结果交给vcl_hit函数(命中)或vcl_miss(未命中)函数处理

vcl_hit函数：在执行lookup后，如果在缓存中找到对象，该函数将会被自动调用，该函数有以下几个返回值 =>

　　　　　　deliver 表示找到内容发送给客户端，把控制权交给vcl_deliver函数

　　　　　　error code[reason] 同vcl_recv

　　　　　　pass 

vcl_miss函数: 在执行lookup后，在缓存中没有找到对象，该函数被调用，该函数可用于判断是否从后端请求内容，该函数有以下几个返回值 =>

　　　　　　fetch 表示从后端获取内容，并把控制权交给vcl_fetch函数

　　　　　　error code[reason]  同vcl_recv

　　　　　　pass

vcl_fetch函数：从后端主机更新缓存获取内容后调用该函数，接着判断获取的内容是放入缓存还是直接给客户端，该函数有以下几个返回值=》

　　　　　　error code[reason]  同vcl_recv

　　　　　　pass 

　　　　　　deliver

vcl_deliver函数：将在缓存中找到的内容发送给客户端调用的方法，该函数有以下几个返回值=》

　　　　　 error code[reason]  同vcl_recv

　　　　　 deliver

vcl_timeout函数：在缓存内容到期前调用该函数，该函数有以下几个返回值=》

　　　　　　discard 表示中缓存中清除该内容

　　　　　　fetch

vcl_discard函数：缓存内容到期后或者缓存空间不够时自动被调用，该函数有以下几个返回值=》

　　　　　　keep 表示在内容中保留该缓存

　　　　　　discard

VCL处理流程可以用下面这张图表示

Receive状态：请求处理的入口状态，根据VCL规则判断该请求应该在Pass或Pipe,还是进入Lookup(到本地缓存中查询)

Lookup状态：进入此状态后，会在hash表中查询数据，如果找到则进入Hit状态，否则进入Miss状态

Pass状态：在此状态下会进入后端获取内容，既进入Fetch状态

Fetch状态：从后端获取请求，发送请求，获得数据，并存储到本地

Deliver状态：将获取的数据发送给客户端，然后完成本次请求

VCL里面还有些变量，可以用在VCL函数中，用于逻辑处理

请求到达后可以使用的内置公用变量：

req.backend　　　　=>　　　　指定对应的后端主机

server.ip　　　　　　=>　　　　表示服务器端IP

client.ip　　　　　　=>　　　　表示客户端IP

req.request　　　　=>　　　　指定请求的类型，如GET POST PUT DELETE

req.url　　　　　　=>　　　　知道请求的URL

req.proto　　　　　　=>　　　　表示客户端发起请求的HTTP协议版本

req.http.header　　=>　　　　表示请求中的头部信息

req.restarts　　　　=>　　　　表示请求重启的次数，默认最大值为4

VCL向后端主机请求时使用的内置变量

beresp.request　　　=>　　　　指定请求的类型，如GET POST 

beresp.url 　　　　　=>　　　　指定请求的地址

beresp.proto　　　　=>　　　　指定请求的协议版本号

beresp.http.header　=> 　　　对应请求的HTTP头信息

beresp.ttl　　　　　　=> 　　　表示缓存的周期，单位秒

从cache或后端主机获取内容后可以使用的内置变量

obj.status 　　　　=>　　　　表示返回的状态码，如200 404 500 等

obj.cacheable 　　=>　　　　表示返回的内容是否可以缓存

obj.valid　　　　 =>　　　　表示是否是有效的HTTP应答

obj.response 　　=>　　　　表示应答的状态信息

obj.ttl　　　　　　=>　　　　表示返回内容的生存周期，单位秒

obj.lastuse　　　　=> 　　　表示上次请求到现在的间隔，单位秒

客户端应答时可以使用的变量

resp.status　　　　=>　　　　表示返回给客户端的状态码

resp.proto　　　　=>　　　　表示返回给客户端的HTTP协议版本

resp.http.header  =>     　　 表示返回给客户端的头信息

resp.response 　　=>　　　　表示返回给客户端的状态信息

上面可能不全，具体的可以到其官方网站上面查看

下面笔者有个配置例子，里面有注释，可以瞅瞅

#配置两台后端主机 
backend myserver3 {
     .host = "192.168.138.3";
     .port = "80";
 }

#配置两台后端主机 
backend myserver4 {
     .host = "192.168.138.4";
     .port = "80";
 }

#这里定义一个myserver的director 
director myserver round-robin {
    {.backend = myserver3;}
    {.backend = myserver4;}
}

acl purge {
        "localhost";
        "127.0.0.1";
}



#recv状态
 sub vcl_recv {
      #如果访问 laiwojia.la 或者 www.laiwojia.la 就使用该varnish进行代理  前提是你要在你本地配置laiwojia.la这个虚拟主机奥
      if (req.http.host ~ "(www.)?laiwojia.la") {
          set req.backend = myserver;
     }

     if (req.restarts == 0) {
        if (req.http.x-forwarded-for) {
            set req.http.X-Forwarded-For =
                req.http.X-Forwarded-For + ", " + client.ip;
        } else {
            set req.http.X-Forwarded-For = client.ip;
        }
     }
#如果请求的类型不是GET HEAD PUT POST TRACE OPTIONS DELETE 进入pipe模式
     if (req.request != "GET" &&
       req.request != "HEAD" &&
       req.request != "PUT" &&
       req.request != "POST" &&
       req.request != "TRACE" &&
       req.request != "OPTIONS" &&
       req.request != "DELETE") {
         /* Non-RFC2616 or CONNECT which is weird. */
         return (pipe);
     }
     
     #如果不是GET或者HEAD类型的请求 进入到pass模式
     if (req.request != "GET" && req.request != "HEAD") {
         /* We only deal with GET and HEAD by default */
         return (pass);
     }

     #有认证或者cookie存在 进入到pass模式
     if (req.http.Authorization || req.http.Cookie) {
         /* Not cacheable by default */
         return (pass);
     }

     #如果URL中含有.php .jsp .do  并且以此结尾或者后面还有?或者# 进入pass模式
     if (req.url ~ ".(php|jsp|do)($|?|#)") {
    return (pass)
     }

     if (req.request == "PURGE") {
        if (!client.ip ~ purge) {
            error 405 "Not allowed.";
        }
            return (lookup);
    }

     return (lookup);
 }

ub vcl_pipe {
#     # Note that only the first request to the backend will have
#     # X-Forwarded-For set.  If you use X-Forwarded-For and want to
#     # have it set for all requests, make sure to have:
#     # set bereq.http.connection = "close";
#     # here.  It is not set by default as it might break some broken web
#     # applications, like IIS with NTLM authentication.
     return (pipe);
 }

# 
 sub vcl_pass {
     return (pass);
 }
# 
 sub vcl_hash {
     hash_data(req.url);
     if (req.http.host) {
         hash_data(req.http.host);
     } else {
         hash_data(server.ip);
     }
     return (hash);
 }

sub vcl_hit {
     if (req.request == "PURGE") {
         purge;
         error 200 "Purged.";
     }

     return (deliver);
 }
# 
 sub vcl_miss {
     if (req.request == "PURGE") {
        purge;
        error 200 "Purged.";
     }

     return (fetch);
 }

 sub vcl_fetch {

    #如果请求的类型是GET 请求url以 html png gif jpeg 等等结尾 进行缓存 缓存时间600s
    if (req.request == "GET" && req.url ~ ".(html|png|gif|jpeg|pdf|ppt|doc|docx|rar|zip|bmp|swf|mp3|mp4|rmvb|mov|avi|css|js|jpeg|htm)$") {
        set beresp.ttl = 600s;
     }

     return (deliver);
 }

 sub vcl_deliver {
     #给HTTP头上加上标示 用于区分是否命中缓存
     if (obj.hits > 0) {
    set resp.http.X-Cache = "HIT from www.laiwojia.la";
     } else {
        set resp.http.X-Cache = "MISS from www.laiwojia.la"; 
    }
     return (deliver);
 }

#当发生错误后返回给客户端的页面
sub vcl_error {
     set obj.http.Content-Type = "text/html; charset=utf-8";
     set obj.http.Retry-After = "5";
     synthetic {"
 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
  "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
 <html>
   <head>
     <title>"} + obj.status + " " + obj.response + {"</title>
   </head>
   <body>
     <h1>Error "} + obj.status + " " + obj.response + {"</h1>
     <p>"} + obj.response + {"</p>
     <h3>Guru Meditation:</h3>
     <p>XID: "} + req.xid + {"</p>
     <hr>
     <p>Varnish cache server</p>
   </body>
 </html>
 "};
     return (deliver);
 }

 sub vcl_init {
        return (ok);
 }
# 
 sub vcl_fini {
        return (ok);
 }

好了，上面配置就是这样的，然后你要在本地加上   www.laiwojia.la  laiwojia.la 的解析

vim  /etc/hosts

#添加
127.0.0.1  www.laiwojia.la  laiwojia.la

千万不要忘记在192.168.138.3  192.168.138.4 这两台机器的nginx上配置 laiwojia.la 这个虚拟机奥，这里笔者贴出配置文件(nginx.conf 部分)

server{
        listen          80;
        server_name     laiwojia.la;
        root            /usr/website/html/www.laiwojia.la;
        index           index.html index.htm index.php;
        access_log      /usr/website/logs/www.laiwojia.la/access.log;
        error_log       /usr/website/logs/www.laiwojia.la/errors.log;
    }

当然上面的 /usr/website/html/www.laiwojia.la 这个目录要有  然后在里面建一个 test.html 里面写上内容，然后做好本地解析

vim  /etc/hosts

#添加
127.0.0.1  www.laiwojia.la  laiwojia.la

好，确保两台机器上虚拟机运行没有问题

最后一步：启动varnish

/usr/local/varnish/sbin/varnishd -f /usr/local/varnish/etc/varnish/default.vcl -s malloc,1G -T 127.0.0.1:2000 -a 0.0.0.0:80

这个是笔者在其官方网站上找到的启动方法 -f 就是配置文件  -a 就是IP地址加上端口  我们这里监听80端口

OK，一切完结，我们开始测试下

curl -I  www.laiwojia.la

激动人心的时刻来了

HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.6.2
Content-Type: text/html
Last-Modified: Thu, 28 Jan 2016 11:55:24 GMT
ETag: "56aa01ac-f"
Content-Length: 15
Accept-Ranges: bytes
Date: Thu, 28 Jan 2016 12:27:33 GMT
X-Varnish: 100516502
Age: 0
Via: 1.1 varnish
Connection: keep-alive
X-Cache: MISS from www.laiwojia.la

这下是不是要哭，怎么是  X-Cache: MISS from www.laiwojia.la  没有击中啊，不要担心，这是第一次，我们再来一次

HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/1.6.2
Content-Type: text/html
Last-Modified: Thu, 28 Jan 2016 11:55:24 GMT
ETag: "56aa01ac-f"
Content-Length: 15
Accept-Ranges: bytes
Date: Thu, 28 Jan 2016 12:27:45 GMT
X-Varnish: 100516503 100516502
Age: 12
Via: 1.1 varnish
Connection: keep-alive
X-Cache: HIT from www.laiwojia.la

这下终于是久违的 X-Cache: HIT from www.laiwojia.la

OK，这里，大体的配置就完了！

是不是有同学要问了，尼玛这怎么就叫做动静分离了？

想想上面的laiwojia.la 这个域名 ，如果是大家的，大家可以把它配置成 img.xxx.com  之类，文件都上传到这个域名下面（也可以将集群里面的静态文件目录定时复制到这个域名的主机下面），然后大家就可以通过  img.xxx.com 这样的域名访问了。笔者公司是这样做的，我们的静态文件都放在服务器 static 目录里，然后静态文件服务器集群每5分钟复制下这个目录，同时所有上传都上传到静态文件服务器，所有静态文件、图片引用都使用静态文件服务器前缀 img.xxx.com , 为了管理方便，笔者公司里面的静态文件后面都有后缀 '?v=2016012801'，只要更换后面的版本号，缓存就会更新，当然了还有内部机制（有专门清理缓存的接口）。这样动态文件在规定的服务器集群，静态文件也在规定的服务器集群，相互分开，大大提升页面加载速度，提高网站吞吐量。

好了，笔者不才，希望上面这些对大家有所帮助！