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分类： LINUX
2010-01-03 21:11:22
高性能Web服务器Nginx及相关新技术的应用实践
北京金山软件 逍遥网
张宴
2009.10
什么是Nginx？
• Nginx (“engine x”) 是俄罗斯人Igor Sysoev(塞索耶夫)编写的一款高性能的 HTTP 和反向代理服务器。
• Nginx 已经在俄罗斯最大的门户网站── Rambler Media（）上运行了4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，已经有新浪博客、新浪播客、搜狐通行证、网易新闻、网易博客、金山逍遥网、金山爱词霸、校内网、YUPOO相册、豆瓣、迅雷看看等多家网站、频道使用 Nginx 服务器
Nginx的优点①
• 1、高并发连接：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。
• 2、内存消耗少：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）。
• 3、配置文件非常简单：风格跟程序一样通俗易懂。
• 4、成本低廉：Nginx为开源软件，可以免费使用。而购买F5 BIG-IP、NetScaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币。
Nginx的优点②
• 5、支持Rewrite重写规则：能够根据域名、URL的不同，将 HTTP 请求分到不同的后端服务器群组。
• 6、内置的健康检查功能：如果 Nginx Proxy 后端的某台 Web 服务器宕机了，不会影响前端访问。
• 7、节省带宽：支持 GZIP 压缩，可以添加浏览器本地缓存的 Header 头。
• 8、稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微。
单台Nginx支撑了高达2.8万的活动并发连接数
2009-09-03 14:30，金山游戏《剑侠情缘网络版3》临时维护1小时，大量玩家上官网，论坛、评论、客服等动态应用Nginx服务器集群，每台服务器的Nginx活动连接数达到2.8万，这是本人遇到的Nginx生产环境最高并发值。
Nginx的主要应用类别
• 1、使用 Nginx 结合FastCGI运行 PHP、JSP 、Perl等程序
• 2、使用 Nginx 作反向代理、负载均衡、规则过滤
• 3、使用 Nginx 运行静态HTML页、图片
• 4、Nginx与其他新技术的结合应用
Nginx在金山逍遥网中的应用案例
金山逍遥网(xoyo.com)是金山游戏官方网站，为金山软件旗下的各款游戏提供新闻资讯、客户服务、在线充值、视听互动、在线活动、博客、相册、论坛、玩家社区等内容建设和在线服务支持。
金山逍遥网
Nginx七层负载均衡的应用
Nginx承担每个机房Web负载均衡服务
简单的Nginx负载均衡配置①
……
upstream bbs_server_pool {
server 192.168.1.15:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.1.16:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.1.17:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.1.18:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
}
……
在nginx.conf配置文件中，用upstream指令定义一组反向代理/负载均衡后端服务器池。
……
server{
listen 80;
server_name bbs.yourdomain.com *.bbs.yourdomain.com;
location /
{
proxy_pass
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
}
access_log off;
}
……
• proxy_pass 用于指定反向代理的服务器池。
• proxy_set_header Host $host; 当后端Web服务器上也配置有多个虚拟主机时，需要用该Header来区分反向代理哪个主机名。
• proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 如果后端Web服务器上的程序需要获取用户IP，请从该Header头获取
Nginx负载均衡的双机热备
通常情况下的负载均衡HA高可用
优点：实现了双机热备、故障自动转移。
缺点：备机服务器处于闲置状态，浪费了硬件资源。
逍遥网Nginx负载均衡双机互备
正常情况下，两台Nginx负载均衡服务器全部处于活动状态，对外提供服务。
服务器①绑定IP别名
• /sbin/ifconfig eth0:ha1 61.1.1.2 broadcast 61.1.1.255 netmask 255.255.255.0 up
• /sbin/route add -host 61.1.1.2 dev eth0:ha1
• /sbin/arping -I eth0 -c 3 -s 61.1.1.2 61.1.1.1
• 在服务器①的外网网卡eth0上，绑定了一个虚拟IP 61.1.1.2，绑定完成后发送arping包给网关。
服务器②绑定IP别名
• /sbin/ifconfig eth0:ha2 61.1.1.3 broadcast 61.1.1.255 netmask 255.255.255.0 up
• /sbin/route add -host 61.1.1.3 dev eth0:ha2
• /sbin/arping -I eth0 -c 3 -s 61.1.1.3 61.1.1.1
• 在服务器②的外网网卡eth0上，绑定了一个虚拟IP 61.1.1.3，绑定完成后发送arping包给网关。
新的Nginx双机互备(发生故障时)
自动接管公网虚拟IP，实现故障转移
服务器①去除IP别名
• /sbin/ifconfig eth0:ha1 61.1.1.2 broadcast 61.1.1.255 netmask 255.255.255.0 down
• 通过两台服务器之间的互相检测机制，当服务器①上的检测程序发现自身的Nginx无法访问时，停止绑定虚拟IP 61.1.1.2
服务器②接管原服务器①的虚拟IP
• /sbin/ifconfig eth0:ha1 61.1.1.2 broadcast 61.1.1.255 netmask 255.255.255.0 up
• /sbin/route add -host 61.1.1.2 dev eth0:ha1
• /sbin/arping -I eth0 -c 3 -s 61.1.1.2 61.1.1.1
• 给网关发送Arping包，保证了网关上IP、MAC地址对应关系能够马上更改，能够做到强行接管虚拟IP。
Nginx负载均衡URL分发
硬件、软件七层负载均衡对比：NetScaler与Nginx
根据不同的URL转发到不同服务器
server{
listen 80;
server_name abc.domain.com;
location ~ ^/admincp.php
{
proxy_pass
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
}
location /
{
proxy_pass
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
}
}
Web相关文件的实时自动同步
少量文件的多服务器自动同步
• 使用Linux 2.6内核的inotify监控Linux文件系统事件。
• 利用开源的lsync监听某一目录，如果目录内文件发生增、删、改，利用Rsync协议自动同步到多台服务器。
• lsyncd /data0/htdocs/hu.xoyo.com/data/ 192.168.5.1::hu_data/ 192.168.5.2::hu_data/ 192.168.5.3::hu_data/
大量文件的多服务器自动同步
• 使用Linux 2.6内核的inotify监控Linux文件系统事件。
• 修改可监控的最大目录数量
echo 50000000 > /proc/sys/fs/inotify/max_user_watches
• 金山逍遥网开发的sersync文件自动同步程序，适合大量文件的自动同步，并可以在文件同步完成后，自动调用CDN缓存刷新接口，刷新发生修改、删除的文件的访问URL。
Nginx的Web缓存服务
Nginx的缓存功能
• Nginx从0.7.48版本开始，支持了类似Squid的缓存功能；
• 缓存把URL及相关组合当作Key，用md5编码哈希后保存；
• Nginx的Web缓存服务只能为指定URL或状态码设置过期时间，不支持类似Squid的PURGE指令，手动清除指定缓存页面；
• 采用MMAP实现，设置的缓存区大小不能超过物理内存+SWAP的值。
反向代理中的Nginx.conf缓存配置①
……
#设置Web缓存区名称为cache_one，缓存空间大小为2000MB，1天清理一次缓存，单个文件超过5m不缓存。
proxy_cache_path /data0/proxy_cache_path levels=1:2 keys_zone=cache_one:2000m inactive=1d max_size=5m;
#注：proxy_temp_path和proxy_cache_path指定的路径必须在同一分区
proxy_temp_path /data0/proxy_temp_path;
upstream my_server_pool {
server 192.168.1.2:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
server 192.168.1.3:80 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
}
……
server
{
listen 80;
server_name my.domain.com;
location /
{
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
proxy_pass
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$
{
#对图片、JS、CSS进行缓存，使用Web缓存区cache_one
proxy_cache cache_one;
#对不同HTTP状态码缓存设置不同的缓存时间
proxy_cache_valid 200 10m;
proxy_cache_valid 304 3m;
proxy_cache_valid 301 302 1h;
proxy_cache_valid any 1m;
#设置Web缓存的Key值，Nginx根据Key值md5哈希存储缓存，这里根据“域名、URI、客户端请求Header头中的If-Modified-Since信息”组合成Key。
proxy_cache_key $host$request_uri$http_if_modified_since;
#反向代理，访问后端内容源服务器
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
proxy_pass
}
access_log off;
}
Nginx缓存功能的优点
• 对于修改实时性要求不高的图片、Flash、CSS样式文件、JavaScript文件，可以在Nginx反向代理(负载均衡)服务器上设置缓存，不用每次请求都转发到后端Web服务器，加快了响应速度。
• 减少了Nginx与后端Web服务器的连接数，提高了Nginx处理性能。
Nginx的Rewrite重写规则
Nginx Rewrite规则相关指令
Nginx Rewrite规则相关指令有if、rewrite、set、return、break等，其中rewrite是最关键的指令。一个简单的Nginx Rewrite规则语法如下：
rewrite ^/b/(.*)\.html /play.php?video=$1 break;
如果加上if语句，示例如下：
if (!-f $request_filename)
{
rewrite ^/img/(.*)$ /site/$host/images/$1 last;
}
Nginx与Apache的Rewrite规则实例对比①
简单的Nginx和Apache 重写规则区别不大，基本上能够完全兼容。例如：
Apache Rewrite 规则：
RewriteRule ^/(mianshi|xianjing)/$ /zl/index.php?name=$1 [L]
RewriteRule ^/ceshi/$ /zl/ceshi.php [L]
RewriteRule ^/(mianshi)_([a-zA-Z]+)/$ /zl/index.php?name=$1_$2 [L]
RewriteRule ^/pingce([0-9]*)/$ /zl/pingce.php?id=$1 [L]
Nginx Rewrite 规则：
rewrite ^/(mianshi|xianjing)/$ /zl/index.php?name=$1 last;
rewrite ^/ceshi/$ /zl/ceshi.php last;
rewrite ^/(mianshi)_([a-zA-Z]+)/$ /zl/index.php?name=$1_$2 last;
rewrite ^/pingce([0-9]*)/$ /zl/pingce.php?id=$1 last;
由以上示例可以看出，Apache的Rewrite规则改为Nginx的Rewrite规则，其实很简单：Apache的RewriteRule指令换成Nginx的rewrite指令，Apache的[L]标记换成Nginx的last标记，中间的内容不变。
如果Apache的Rewrite规则改为Nginx的Rewrite规则后，使用nginx -t命令检查发现nginx.conf配置文件有语法错误，那么可以尝试给条件加上引号。例如一下的Nginx Rewrite规则会报语法错误：
rewrite ^/([0-9]{5}).html$ /x.jsp?id=$1 last;
加上引号就正确了：
rewrite "^/([0-9]{5}).html$" /x.jsp?id=$1 last;
Apache与Nginx的Rewrite规则在URL跳转时有细微的区别：
Apache Rewrite 规则：
RewriteRule ^/html/tagindex/([a-zA-Z]+)/.*$ /$1/ [R=301,L]
Nginx Rewrite 规则：
rewrite ^/html/tagindex/([a-zA-Z]+)/.*$ permanent;
以上示例中，我们注意到，Nginx Rewrite 规则的置换串中增加了“”，这是在Nginx中要求的。
另外，Apache与Nginx的Rewrite规则在变量名称方面也有区别，例如：
Apache Rewrite 规则：
RewriteRule ^/user/login/$ /user/login.php?login=1&forward=http://%{HTTP_HOST} [L]
Nginx Rewrite 规则：
rewrite ^/user/login/$ /user/login.php?login=1&forward= last;
Apache与Nginx Rewrite 规则的一些功能相同或类似的指令、标记对应关系：
Apache的RewriteCond指令对应Nginx的if指令；
Apache的RewriteRule指令对应Nginx的rewrite指令；
Apache的[R]标记对应Nginx的redirect标记；
Apache的[P]标记对应Nginx的last标记；
Apache的[R,L]标记对应Nginx的redirect标记；
Apache的[P,L]标记对应Nginx的last标记；
Apache的[PT,L]标记对应Nginx的last标记；
Nginx与Apache的多条件Rewrite示例①
允许指定的域名访问本站，其他域名一律跳转到
Apache Rewrite 规则：
RewriteCond %{HTTP_HOST} ^(.*?)\.domain\.com$
RewriteCond %{HTTP_HOST} !^qita\.domain\.com$
RewriteCond %{DOCUMENT_ROOT}/market/%1/index.htm -f
RewriteRule ^/wu/$ /market/%1/index.htm [L]
Nginx的if指令不支持嵌套，也不支持AND、OR等多条件匹配，相比于Apache的RewriteCond，显得麻烦一些，但是，我们可以通过下一页的Nginx配置写法来实现这个示例：
Nginx Rewrite 规则：
if ($host ~* ^(.*?)\.domain\.com$)
{
set $var_wupin_city $1;
set $var_wupin '1';
}
if ($host ~* ^qita\.domain\.com$)
{
set $var_wupin '0';
}
if (!-f $document_root/market/$var_wupin_city/index.htm)
{
set $var_wupin '0';
}
if ($var_wupin ~ '1')
{
rewrite ^/wu/$ /market/$var_wupin_city/index.htm last;
}
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sd2c_nginx.zip
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