大型网站技术实践初级篇:借助Nginx搭建反向代理服务器

2015-05-06 14:26 稿源:博客园  0条评论

一、反向代理:Web服务器的“经纪人”

1.1 反向代理初印象

反向代理(Reverse Proxy)方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求,然后将请求转发给内部网络上的服务器,并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端,此时代理服务器对外就表现为一个服务器

从上图可以看出:反向代理服务器位于网站机房,代理网站Web服务器接收Http请求,对请求进行转发。

1.2 反向代理的作用

保护网站安全:任何来自Internet的请求都必须先经过代理服务器;

通过配置缓存功能加速Web请求:可以缓存真实Web服务器上的某些静态资源,减轻真实Web服务器的负载压力;

实现负载均衡:充当负载均衡服务器均衡地分发请求,平衡集群中各个服务器的负载压力;

二、初识Nginx:简单却不平凡

2.1 Nginx是神马?

Nginx是一款轻量级的网页服务器、反向代理器以及电子邮件代理服务器。其将源代码以类BSD许可证的形式发布,因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。

Source:Nginx(发音同engine x),它是由俄罗斯程序员Igor Sysoev所开发的。起初是供俄国大型的门户网站及搜索引擎Rambler(俄语:Рамблер)使用。此软件BSD-like协议下发行,可以在UNIX、GNU/Linux、BSD、Mac OS X、Solaris,以及Microsoft Windows等操作系统中运行。

说到Web服务器,Apache服务器和IIS服务器是两大巨头;但是运行速度更快、更灵活的对手:Nginx 正在迎头赶上。

2.2 Nginx的应用现状

Nginx 已经在俄罗斯最大的门户网站── Rambler Media(www.rambler.ru)上运行了3年时间,同时俄罗斯超过20%的虚拟主机平台采用Nginx作为反向代理服务器。

在国内,已经有 淘宝、新浪博客、新浪播客、网易新闻、六间房、56.com、Discuz!、水木社区、豆瓣、YUPOO、海内、迅雷在线 等多家网站使用 Nginx 作为Web服务器或反向代理服务器。

2.3 Nginx的核心特点

(1)跨平台:Nginx 可以在大多数 Unix like OS编译运行,而且也有Windows的移植版本;

(2)配置异常简单:非常容易上手。配置风格跟程序开发一样,神一般的配置;

(3)非阻塞、高并发连接:数据复制时,磁盘I/O的第一阶段是非阻塞的。官方测试能够支撑5万并发连接,在实际生产环境中跑到2~3万并发连接数。(这得益于Nginx使用了最新的epoll模型);

PS:对于一个Web服务器来说,首先看一个请求的基本过程:建立连接---接收数据---发送数据,在系统底层看来 :上述过程(建立连接---接收数据---发送数据)在系统底层就是读写事件

①如果采用阻塞调用的方式,当读写事件没有准备好时,必然不能够进行读写事件,那么久只好等待,等事件准备好了,才能进行读写事件,那么请求就会被耽搁 。

②既然没有准备好阻塞调用不行,那么采用非阻塞调用方式。非阻塞就是:事件马上返回,告诉你事件还没准备好呢,你慌什么,过会再来吧。好吧,你过一会,再来检查一下事件,直到事件准备好了为止,在这期间,你就可以先去做其它事情,然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了,但你得不时地过来检查一下事件的状态,你可以做更多的事情了,但带来的开销也是不小的。

(4)事件驱动:通信机制采用epoll模型,支持更大的并发连接。

①非阻塞通过不断检查事件的状态来判断是否进行读写操作,这样带来的开销很大,因此就有了异步非阻塞的事件处理机制。这种机制让你可以同时监控多个事件,调用他们是阻塞的,但可以设置超时时间,在超时时间之内,如果有事件准备好了,就返回。这种机制解决了上面阻塞调用与非阻塞调用的两个问题。

②以epoll模型为例:当事件没有准备好时,就放入epoll(队列)里面。如果有事件准备好了,那么就去处理;如果事件返回的是EAGAIN,那么继续将其放入epoll里面。从而,只要有事件准备好了,我们就去处理它,只有当所有事件都没有准备好时,才在epoll里面等着。这样,我们就可以并发处理大量的并发了,当然,这里的并发请求,是指未处理完的请求,线程只有一个,所以同时能处理的请求当然只有一个了,只是在请求间进行不断地切换而已,切换也是因为异步事件未准备好,而主动让出的。这里的切换是没有任何代价,你可以理解为循环处理多个准备好的事件,事实上就是这样的。

③与多线程方式相比,这种事件处理方式是有很大的优势的,不需要创建线程,每个请求占用的内存也很少,没有上下文切换,事件处理非常的轻量级,并发数再多也不会导致无谓的资源浪费(上下文切换)。对于IIS服务器,每个请求会独占一个工作线程,当并发数上到几千时,就同时有几千的线程在处理请求了。这对操作系统来说,是个不小的挑战:因为线程带来的内存占用非常大,线程的上下文切换带来的cpu开销很大,自然性能就上不去,从而导致在高并发场景下性能下降严重。

总结:通过异步非阻塞的事件处理机制,Nginx实现由进程循环处理多个准备好的事件,从而实现高并发和轻量级。 

(5)Master/Worker结构:一个master进程,生成一个或多个worker进程。

PS:Master-Worker设计模式核心思想是将原来串行的逻辑并行化,并将逻辑拆分成很多独立模块并行执行。其中主要包含两个主要组件Master和Worker,Master主要将逻辑进行拆分,拆分为互相独立的部分,同时维护了Worker队列,将每个独立部分下发到多个Worker并行执行,Worker主要进行实际逻辑计算,并将结果返回给Master。

问:nginx采用这种进程模型有什么好处?

答:采用独立的进程,可以让互相之间不会影响,一个进程退出后,其它进程还在工作,服务不会中断,Master进程则很快重新启动新的Worker进程。当然,Worker进程的异常退出,肯定是程序有bug了,异常退出,会导致当前Worker上的所有请求失败,不过不会影响到所有请求,所以降低了风险。

(6)内存消耗小:处理大并发的请求内存消耗非常小。在3万并发连接下,开启的10个Nginx 进程才消耗150M内存(15M*10=150M)。

(7)内置的健康检查功能:如果 Nginx 代理的后端的某台 Web 服务器宕机了,不会影响前端访问。

(8)节省带宽:支持 GZIP 压缩,可以添加浏览器本地缓存的 Header 头。

(9)稳定性高:用于反向代理,宕机的概率微乎其微。

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