Nginx

介绍

Nginx是一款轻量级的Web服务器、反向代理服务器，由于它的内存占用少，启动极快，高并发能力强，在互联网项目中广泛应用。采用事件驱动的异步非阻塞处理方式框架，这让其具有极好的 IO 性能，时常用于服务端的反向代理和负载均衡。

上图基本上说明了当下流行的技术架构，其中Nginx有点入口网关的味道。

正向代理：

反向代理：

由于防火墙的原因，我们并不能直接访问谷歌，那么我们可以借助VPN来实现，这就是一个简单的正向代理的例子。这里你能够发现，正向代理“代理”的是客户端，而且客户端是知道目标的，而目标是不知道客户端是通过VPN访问的。

当我们在外网访问百度的时候，其实会进行一个转发，代理到内网去，这就是所谓的反向代理，即反向代理“代理”的是服务器端，而且这一个过程对于客户端而言是透明的。

  1. 保障应用服务器的安全（增加一层代理，可以屏蔽危险攻击，更方便的控制权限）
  2. 实现负载均衡（稍等~下面会讲）
  3. 实现跨域（号称是最简单的跨域方式）

Nginx的Master-Worker模式

启动Nginx后，其实就是在80端口启动了Socket服务进行监听，如图所示，Nginx涉及Master进程和Worker进程。

Master进程的作用是？

读取并验证配置文件nginx.conf；管理worker进程；

Worker进程的作用是？

每一个Worker进程都维护一个线程（避免线程切换），处理连接和请求；注意Worker进程的个数由配置文件决定，一般和CPU个数相关（有利于进程切换），配置几个就有几个Worker进程。

配置

启动 Nginx：

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sudo nginx` 或 `sudo brew services start nginx

停止 Nginx：

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sudo nginx -s stop` 或 `sudo brew services stop nginx

热重启 Nginx：

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sudo nginx -s reload

强制停止 Nginx：

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sudo pkill -9 nginx

/usr/local/etc/nginx/nginx.conf （nginx配置文件路径）

/usr/local/var/www （nginx服务器默认的根目录）

/usr/local/Cellar/nginx/1.17.9 （nginx的安装路径）

/usr/local/var/log/nginx/error.log (nginx默认的日志路径)

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# 首尾配置暂时忽略
server {  
        # 当nginx接到请求后，会匹配其配置中的service模块
        # 匹配方法就是将请求携带的host和port去跟配置中的server_name和listen相匹配
        listen       8080;        
        server_name  localhost; # 定义当前虚拟主机（站点）匹配请求的主机名

        location / {
            root   html; # Nginx默认值
            # 设定Nginx服务器返回的文档名
            index  index.html index.htm; # 先找根目录下的index.html，如果没有再找index.htm
        }
}
# 首尾配置暂时忽略

server{ } 其实是包含在 http{ } 内部的。每一个 server{ } 是一个虚拟主机（站点）。

上面代码块的意思是：当一个请求叫做localhost:8080请求nginx服务器时，该请求就会被匹配进该代码块的 server{ } 中执行。

当然 nginx 的配置非常多，用的时候可以根据文档进行配置。

应用

动静分离：

Nginx 服务器将接收到的请求分为动态请求和静态请求。

静态请求直接从 nginx 服务器所设定的根目录路径去取对应的资源，动态请求转发给真实的后台（前面所说的应用服务器，如图中的Tomcat）去处理。

这样做不仅能给应用服务器减轻压力，将后台api接口服务化，还能将前后端代码分开并行开发和部署。

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server {  
        listen       8080;        
        server_name  localhost;

        location / {
            root   html; # Nginx默认值
            index  index.html index.htm;
        }
        
        # 静态化配置，所有静态请求都转发给 nginx 处理，存放目录为 my-project
        location ~ .*\.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|js|css)$ {
            root /usr/local/var/www/my-project; # 静态请求所代理到的根目录
        }
        
        # 动态请求匹配到path为'node'的就转发到8002端口处理
        location /node/ {  
            proxy_pass http://localhost:8002; # 充当服务代理
        }
}

反向代理

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server {  
        listen       8080;        
        server_name  localhost;

        location / {
            root   html; # Nginx默认值
            index  index.html index.htm;
        }
        
        proxy_pass http://localhost:8000; # 反向代理配置，请求会被转发到8000端口
}

反向代理的表现很简单。那上面的代码块来说，其实就是向nginx请求localhost:8080跟请求 http://localhost:8000 是一样的效果。（跟代购的原理一样）

这是一个反向代理最简单的模型，只是为了说明反向代理的配置。但是现实中反向代理多数是用在负载均衡中。

nginx 就是充当图中的 proxy。左边的3个 client 在请求时向 nginx 获取内容，是感受不到3台 server 存在的。

反向代理应用十分广泛，CDN 服务就是反向代理经典的应用场景之一。除此之外，反向代理也是实现负载均衡的基础，很多大公司的架构都应用到了反向代理。

负载均衡

随着业务的不断增长和用户的不断增多，一台服务已经满足不了系统要求了。这个时候就出现了服务器 集群。

在服务器集群中，Nginx 可以将接收到的客户端请求“均匀地”（严格讲并不一定均匀，可以通过设置权重）分配到这个集群中所有的服务器上。这个就叫做负载均衡。

Nginx还带有健康检查（服务器心跳检查）功能，会定期轮询向集群里的所有服务器发送健康检查请求，来检查集群中是否有服务器处于异常状态。

一旦发现某台服务器异常，那么在这以后代理进来的客户端请求都不会被发送到该服务器上（直健康检查发现该服务器已恢复正常），从而保证客户端访问的稳定性。

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# 负载均衡：设置domain
upstream domain {
    server localhost:8000;
    server localhost:8001;
}
server {  
        listen       8080;        
        server_name  localhost;

        location / {
            # root   html; # Nginx默认值
            # index  index.html index.htm;
            
            proxy_pass http://domain; # 负载均衡配置，请求会被平均分配到8000和8001端口
            proxy_set_header Host $host:$server_port;
        }
}

8000和8001是我本地用 Node.js 起的两个服务，负载均衡成功后可以看到访问 localhost:8080 有时会访问到8000端口的页面，有时会访问到8001端口的页面。

受集群单台服务器内存等资源的限制，负载均衡集群的服务器也不能无限增多。但因其良好的容错机制，负载均衡成为了实现高可用架构中必不可少的一环。

代理其实就是一个中介，A和B本来可以直连，中间插入一个C，C就是中介。刚开始的时候，代理多数是帮助内网client访问外网server用的（比如HTTP代理），从内到外 . 后来出现了反向代理，”反向”这个词在这儿的意思其实是指方向相反，即代理将来自外网client的请求forward到内网server，从外到内

面试

1.Nginx 实现负载均衡有哪几种方式？

轮询（Round Robin）：默认策略，顺序转发请求；

加权轮询（Weighted Round Robin）：给服务器设置权重，权重大就多分配请求；

IP Hash：根据客户端 IP 做哈希，把同一个 IP 的请求固定分配给同一台服务器；

最少连接数（Least Connections）：优先转发给当前连接数最少的服务器（需要开启 least_conn 模块）；

健康检查（可选）：检查服务器是否存活，不可用的服务器不会被请求到。

2.你项目中用的是什么负载均衡策略？为什么选这个？

我使用的是默认的轮询（round-robin）策略，因为我们集群内的服务节点配置基本一致，响应时间也相差不大，这样的简单策略就足够满足负载均衡需求。如果后期出现性能差异，再考虑使用加权轮询或 IP Hash 策略来优化。

3.负载均衡后 session 如何保持？（Sticky Session）

默认情况下，用户的请求会轮流打到不同的服务器，这样可能会导致 session 丢失。解决方案有：

  • 使用 IP Hash 策略：让同一 IP 的请求打到同一台服务器；
  • 使用 cookie 记录和识别客户端，前端转发到固定节点；
  • 服务端使用 session 共享机制，如 Redis 分布式 session；
  • 客户端使用 token（如 JWT），实现无状态认证；

4.Nginx 如何判断服务器挂了？

Nginx 的 openresty 或第三方模块（如 nginx_upstream_check_module）可以启用主动健康检查机制，通过定期向后端发送请求，判断其状态。

如果是默认配置，Nginx 并不会主动健康检查，只有当某个请求失败时，才会暂时标记服务器为不可用（被动方式）。

5.upstream 模块中配置多个服务，如果其中一个挂了怎么办？

如果使用了健康检查模块，Nginx 会主动检测并自动将该节点剔除；如果没开启，用户请求到挂掉的服务会失败一部分。

可以手动配置 max_fails 和 fail_timeout：

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upstream backend {
    server localhost:8000 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server localhost:8001;
}

表示在 30 秒内失败超过 3 次就会暂时踢掉该节点。