Nginx技术研究系列1-通过应用场景看Nginx的反向代理

随着我们业务规模的不断增长，整个系统规模由两年前的几十台服务器，井喷到现在2个数据中心，接近400台服务器，上百个WebApi站点，上百个域名。

这么多的WebApi站点这么多的域名，管理和维护成本很高。

后续随着系统规模的继续扩张，必须实现域名的统一规划，使用Nginx实现请求的反向代理和动态路由。

从实际场景出发，看一看实际的场景是什么？

http://api.***.com/action => http://192.168.0.11/api/action
Header: ***                          Header: ***
Body: ***                              Body: ***

根据请求的Action动态解析对应的内网服务器地址，再实现服务的转发。

一、 工欲善其事必先利其器，先科普一下Nginx

1. HTTP基础功能

• 处理静态文件，索引文件以及自动索引；
• 反向代理加速(无缓存)，简单的负载均衡和容错；
• FastCGI，简单的负载均衡和容错；
• 模块化的结构。过滤器包括gzipping, byte ranges, chunked responses, 以及 SSI-filter 。在SSI过滤器中，到同一个 proxy 或者 FastCGI 的多个子请求并发处理；
• SSL 和 TLS SNI 支持；
• 基于IP 和名称的虚拟主机服务；
• Memcached 的 GET 接口；
• 支持 keep-alive 和管道连接；
• 灵活简单的配置；
• 重新配置和在线升级而无须中断客户的工作进程；
• 可定制的访问日志，日志写入缓存，以及快捷的日志回卷；
• 4xx-5xx 错误代码重定向；
• 基于 PCRE 的 rewrite 重写模块；
• 基于客户端 IP 地址和 HTTP 基本认证的访问控制；
• PUT, DELETE, 和 MKCOL 方法；
• 支持 FLV （Flash 视频）；
• 带宽限制；

2. IMAP/POP3 代理服务功能

• 使用外部 HTTP 认证服务器重定向用户到 IMAP/POP3 后端；
• 使用外部 HTTP 认证服务器认证用户后连接重定向到内部的 SMTP 后端；
• 认证方法：
• POP3: POP3 USER/PASS, APOP, AUTH LOGIN PLAIN CRAM-MD5;
• IMAP: IMAP LOGIN;
• SMTP: AUTH LOGIN PLAIN CRAM-MD5;
• SSL 支持；
• 在 IMAP 和 POP3 模式下的 STARTTLS 和 STLS 支持；

3. 支持的操作系统

• FreeBSD 3.x, 4.x, 5.x, 6.x i386; FreeBSD 5.x, 6.x amd64;
• Linux 2.2, 2.4, 2.6 i386; Linux 2.6 amd64;
• Solaris 8 i386; Solaris 9 i386 and sun4u; Solaris 10 i386;
• MacOS X (10.4) PPC;

二、Nginx的核心应用场景

1. 作为 Web 服务器：相比 Apache，Nginx 使用更少的资源，支持更多的并发连接，体现更高的效率，这点使 Nginx 尤其受到虚拟主机提供商的欢迎。能够支持高达 50,000 个并发连接数的响应，Nginx 为选择了 epoll and kqueue 作为开发模型.
2. 作为负载均衡服务器：Nginx 既可以在内部直接支持 Rails 和 PHP，也可以支持作为 HTTP代理服务器 对外进行服务。Nginx 用 C 编写, 不论是系统资源开销还是 CPU 使用效率都比 Perlbal 要好的多。
作为邮件代理服务器: Nginx 同时也是一个非常优秀的邮件代理服务器

3. Nginx 安装简单，配置文件非常简洁（还能够支持perl语法），Bugs非常少的服务器: Nginx 启动特别容易，并且几乎可以做到7*24不间断运行，即使运行数个月也不需要重新启动。支持不间断服务的情况下进行软件版本的升级。

我们对Nginix的实际应用场景：

我们迁移.Net Core之后，前端使用Vue，我们将使用Nginx作为反向代理服务器和Http服务器

WebApi站点反向代理用

三、CentOS下安装部署Nginx

1. 安装Make

yum -y install gcc automake autoconf libtool make

2. 安装g++

yum install gcc gcc-c++

3. 安装PCRE库

wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-8.38.tar.gz 
tar -zxvf pcre-8.38.tar.gz
cd pcre-8.34
./configure
make
make install

4. 安装Zlib

cd /usr/local/src
wget http://zlib.net/zlib-1.2.11.tar.gz
tar -zxvf zlib-1.2.11.tar.gz
cd zlib-1.2.8
./configure
make
make install

5. 下载解压SSL

wget https://www.openssl.org/source/openssl-1.0.2l.tar.gz
tar -zxvf openssl-1.0.2l.tar.gz

6. 安装Nginx

cd /usr/local/src
wget http://nginx.org/download/nginx-1.4.2.tar.gz

cd nginx-1.4.2
./configure --sbin-path=/usr/local/nginx/nginx 
--conf-path=/usr/local/nginx/nginx.conf 
--pid-path=/usr/local/nginx/nginx.pid 
--with-http_ssl_module 
--with-pcre=/opt/app/openet/oetal1/chenhe/pcre-8.37 
--with-zlib=/opt/app/openet/oetal1/chenhe/zlib-1.2.8 
--with-openssl=/opt/app/openet/oetal1/chenhe/openssl-1.0.1t
make
make install

7. 启动Nginx，使用默认的Nginx.Conf文件

sudo /usr/local/nginx/nginx

 四、 Nginx反向代理设置

在设置Nginx反向代理之前，我们需要谨慎的规划URL的使用！！！
为后续的业务扩展、水平伸缩打好基础，否则杂乱无章的URL使用，会导致路由配置极其复杂难用。
先看Nginx的HTTP负载均衡的标准配置：

Nginx中location对url匹配；

语法：location [=|~|~*|^~] /uri/ { … }

当匹配中符合条件的location，则执行内部指令；

如果使用正则表达式，必须使用~*表明不区分大小写或者~区分大小写匹配；

当匹配成功后，将停止往下匹配；如果没有找到，则使用常规自字符串处理结果；

• =开头表示精确匹配
• ^~ 开头表示uri以某个常规字符串开头，不是正则匹配
• ~ 开头表示区分大小写的正则匹配;
• ~* 开头表示不区分大小写的正则匹配
• / 通用匹配, 如果没有其它匹配,任何请求都会匹配到

举个示例：

把xxx123.tk域名指向静态IP，这样就实现了在浏览器中
输入xxx123.tk访问192.168.10.38的3000端口,
输入xxx456.tk访问192.168.10.40的80端口的作用。

同时，示例一个Nginx负载均衡配置

五、Nginx动态路由

在Nginx的设计中，每一个upstream维护了一张静态路由表，存储了backend的ip、port以及其他的meta信息。

每次请求到达后，会依据location检索路由表，然后依据具体的调度算法(如round robin )选择一个backend转发请求。

但这张路由表是静态的，如果变更后，则必须reload，经常reload的话这对SLA有较大影响。

为了达到减少reload的目的，大多通过动态更新维护路由表来解决这个问题。

各种google、百度之后，找到了几个线索：Nginx、Lua、Redis

然后又发现了新大陆OpenResty：

OpenResty 是一个基于 Nginx 与 Lua 的高性能 Web 平台，其内部集成了大量精良的 Lua 库、第三方模块以及大多数的依赖项。用于方便地搭建能够处理超高并发、扩展性极高的动态 Web 应用、Web 服务和动态网关。

下面几篇文章，我们继续研究上面这个新大陆。

周国庆

2017/10/1