转载 深刻理解Nginx及使用Nginx实现负载均衡

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正向代理是代理客户端，也就是客户端能真正接触到的，好比访问外网时须要使用***软件，在这个软件中用户能够选择链接哪里的服务器。

 

 

前言

最近在部署项目时要求实现负载均衡，有趣的是发现网上一搜所有都是如下相似的配置文件

1. upstream localhost{ 
2.  server 127.0.0.1:8080 weight=1; 
3.  server 127.0.0.1:8081 weight=1; 
4.  } 
5.  server { 
6.  listen 80; 
7.  server_name localhost; 
8.  location / { 
9.  proxy_pass http://localhost; 
10.  index index.html index.htm index.jsp; 
11.   
12.  } 
13.  } 

因此打算来看看Nginx内部原理，这篇博客主要介绍Nginx如何实现反向代理以及在Nginx中负载均衡的参数使用

1、正向代理与反向代理

正向代理是代理客户端，也就是客户端能真正接触到的，好比访问外网时须要使用***软件，在这个软件中用户能够选择链接哪里的服务器。

反向代理则是代理服务端，用户感知不到，只是客户端把请求发到服务端的端口时，Nginx监听到了便把该端口的请求转发到不一样的服务器上。就以上面配置文件来说解，当在网址中输入http://localhost:80/时(不加80同样时默认进入80端口，这里为了表示清楚)，然后Nginx监听到80端口的请求以后，就会查找对应的location来执行。由上面的配置文件咱们能够看出是将请求转发到了不一样的端口。这是在服务器中执行的，用户不可见。

而服务端中咱们最常使用的反向代理的工具就是Nginx。

2、Nginx内部基本架构

nginx在启动后以daemon的方式在后台运行，会有一个master进程和多个worker进程。

master进程：主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常状况下)，会自动从新启动新的worker进程。

worker进程：处理基本的网络事件了。多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。worker进程的个数是能够设置的，通常咱们会设置与机器cpu核数一致，或者直接设置参数worker_processes auto;

因此Nginx基本的架构就以下：

当咱们输入./nginx -s reload，就是来重启nginx，./nginx -s stop，就是来中止nginx的运行，这里面是如何作到的?执行命令时，咱们是启动一个新的nginx进程，而新的nginx进程在解析到reload参数后，就知道咱们的目的是控制nginx来从新加载配置文件了，它会向master进程发送信号。master进程在接到信号后，会先从新加载配置文件，而后再启动新的worker进程，并向全部老的worker进程发送信号，告诉他们能够光荣退休了。新的worker在启动后，就开始接收新的请求，而老的worker在收到来自master的信号后，就再也不接收新的请求，而且在当前进程中的全部未处理完的请求处理完成后，再退出。因此使用上面命令重启Nginx的时候服务是不中断的。

3、Nginx如何处理客户端请求

首先来解释一下上面的架构图：每一个worker进程都是从master进程分支过来的，在master进程里面，先创建好须要监听的socket以后，而后再分支出多个worker进程。全部worker进程的listenfd(socket中listenfd是指客户端链接本机时的fd,是用来和客户端通讯用的)会在新链接到来时变得可读，为保证只有一个进程处理该链接，全部worker进程在注册listenfd读事件前抢accept_mutex，抢到互斥锁的那个进程注册listenfd读事件，在读事件里调用accept接受该链接。

在Nginx中worker进程之间是平等的，每一个进程，处理请求的机会也是同样的。当Nginx监听80端口时，一个客户端的链接请求过来，每一个进程都有可能处理这个链接，上面说到是每一个worker进程都会去抢注listenfd读事件。当一个worker进程在accept这个链接以后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开链接，这样一个完整的请求就是这样的了。这里须要注意的是一个请求，彻底由worker进程来处理，并且只在一个worker进程中处理。

下面两幅流程图能很好的帮咱们理解

4、Nginx如何处理事件而且实现高并发

Nginx内部采用了异步非阻塞的方式来处理请求，也就是说，Nginx是能够同时处理成千上万个请求的。

异步非阻塞：当一个网络请求过来时，咱们并不依赖于这个请求才能作后续操做，那么这个请求就是异步操做，也就是调用者在没有获得结果以前一样能够执行后续的操做。非阻塞就是当前进程/线程没有获得请求调用的结果时也不会妨碍到进程/线程后续的操做。能够看出异步和非阻塞的对象是不一样的。

5、Nginx负载均衡的算法及参数

round robin(默认)：轮询方式，依次将请求分配到后台各个服务器中，适用于后台机器性能一致的状况，若服务器挂掉，能够自动从服务列表中剔除

weight：根据权重来分发请求到不一样服务器中，能够理解为比例分发，性能较高服务器分多点请求，较低的则分少点请求

IP_hash：根据请求者ip的hash值将请求发送到后台服务器中，保证来自同一ip的请求被转发到固定的服务器上，解决session问题

1. upstream localhost {  
2. ip_hash;  
3. server 127.0.0.1:8080;  
4. server 127.0.0.1:8080;  
5. }  

上面是最基本的三种算法，咱们还能够经过改变参数来自行配置负载均衡

1. upstream localhost{  
2. ip_hash;  
3. server 127.0.0.1:9090 down;  
4. server 127.0.0.1:8080 weight=2;  
5. server 127.0.0.1:6060;  
6. server 127.0.0.1:7070 backup;  
7. } 

参数列表以下：