Nginx技术架构

妖狐艹你老母 2022-11-29 05:57 201阅读 0赞

## 1. Nginx的技术架构 ##

![技术架构][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ4NDQ2NTQy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
很多worker进程, 主进程管理worker进程, 每个进程维护一个线程,避免线程切换, 处理连接和请求

特点:  
![特点][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ4NDQ2NTQy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

非阻塞: 餐厅吃饭排号  
事件驱动: 通知号到了

## 2. Nginx高可用特点 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ4NDQ2NTQy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
**VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）**，即虚拟路由冗余协议。可以认为它是实现路由器高可用的容错协议，即将多台提供相同功能的路由器组成一个路由器组(Router Group)，这个组里面有一个master和多个backup，但在外界看来就像一台一样，构成虚拟路由器，拥有一个虚拟IP（vip，也就是路由器所在局域网内其他机器的默认路由），占有这个IP的master实际负责ARP相应和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。master会发组播消息，当backup在超时时间内收不到vrrp包时就认为master宕掉了，这时就需要根据VRRP的优先级来选举一个backup当master，保证路由器的高可用。

**Keepalived**是一个基于VRRP协议来实现的服务高可用方案，可以利用其来避免IP单点故障，类似的工具还有heartbeat、corosync、pacemaker。但是它一般不会单独出现，而是与其它负载均衡技术（如lvs、haproxy、nginx）一起工作来达到集群的高可用。

KeepAlived + Nginx来组成高可用的方案：

第一：请求不要直接打到Nginx上，应该先通过Keepalived（这就是所谓虚拟IP，VIP）

第二：Keepalived应该能监控Nginx的生命状态（提供一个用户自定义的脚本，定期检查Nginx进程状态，进行权重变化,，从而实现Nginx故障切换）

## 3. Nginx服务安装 ##

1.  Centos安装方式  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzQ4NDQ2NTQy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]
2.  Ubuntu安装方式

*  在线方式

> sudo apt-get install nginx

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## 4. Nginx配置及优化 ##

**1. 文件结构**

...              #全局块
    
    events {          #events块
       ...
    }
    
    http      #http块
    { 
        ...   #http全局块--start
        server        #server块
        {  
            ...       #server全局块
            location [PATTERN]   #location块
            { 
                ...
            }
            location [PATTERN] 
            { 
                ...
            }
        }
        server
        { 
          ...
        }
        ...     #http全局块--end
    }

*  全局块：配置影响nginx全局的指令。一般有运行nginx服务器的用户组，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，允许生成worker process数等。
 *  events块：配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。有每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，是否允许同时接受多个网路连接，开启多个网络连接序列化等。
 *  http块：可以嵌套多个server，配置代理，缓存，日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置。如文件引入，mime-type定义，日志自定义，是否使用sendfile传输文件，连接超时时间，单连接请求数等。
 *  server块：配置虚拟主机的相关参数，一个http中可以有多个server。
 *  location块：配置请求的路由，以及各种页面的处理情况。

**2. 配置优化**  
配置文件：

user www-data;
    pid /run/nginx.pid;
    
    # worker_processes用来设置Nginx服务的进程数。推荐是CPU内核数或者内核数的倍数，推荐使用CPU内核数
    worker_processes 4;
    # 默认情况下，Nginx的多个进程有可能跑在某一个CPU或CPU的某一核上，导致Nginx进程使用硬件的资源不均
    worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;
    # 设置一个进程理论允许的最大连接数，理论上越大越好，但不可以超过worker_rlimit_nofile的值
    worker_rlimit_nofile 65535;
    
    events { 
    				# 设置事件驱动模型，是内核2.6以上支持
            use epoll;
            worker_connections 65535;
            accept_mutex off;
            multi_accept off;
    }
    
    http { 
            ##
            # Basic Settings
            ##
            sendfile on;
            tcp_nopush on;
            tcp_nodelay on;
            keepalive_timeout 60 50;
            send_timeout 10s;
            types_hash_max_size 2048;
            client_header_buffer_size 4k;
            client_max_body_size 8m;
            include /etc/nginx/mime.types;
            default_type application/octet-stream;
    
            ##
            # Logging Settings
            ##
            access_log /var/log/nginx/access.log;
            error_log /var/log/nginx/error.log;
    
            ##
            # Gzip Settings
            ##
            gzip on;
            gzip_disable "msie6";
            gzip_min_length 1024;
            gzip_vary on;
            gzip_comp_level 2;
            gzip_buffers 32 4k;
            gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
    
    
            ##
            # Virtual Host Configs
            ##
            include /etc/nginx/conf.d/*.conf; include /etc/nginx/sites-enabled/*; } nginxs配置说明： / worker_connections / 设置一个进程理论允许的最大连接数，理论上越大越好， 但不可以超过worker_rlimit_nofile的值。 还有个问题，linux系统中有个指令open file resource limit， 它设置了进程可以打开的文件句柄数量， 可以用下面的指令查看你的linux系统中open file resource limit指令的值， cat /proc/sys/fs/file-max 可以将该指令设置为23900251

**3. 压测工具Apache ab**

我们要测试 nginx 的负载能力，需要借助压力测试工具。本博客是使用 Apache 服务器自带的一个 web 压力测试工具 ApacheBench ，简称 ab。ab 是一个命令行工具，即通过 ab 命令行，模拟多个请求同时对某一 URL 地址进行访问，因此可以用来测试目标服务器的负载压力。

yum -y install httpd-tools
    
    # 查看安装结果
    ab -V
    
    # 简单的使用
    # -c：一次并发请求的数量；-n：请求总次数
    ab -c 5000 -n 200000 http://10.211.55.6：80/index.html

**4. 其他优化**

net.ipv4.ip_forward = 0
    net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
    net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
    kernel.sysrq = 0
    kernel.core_uses_pid = 1
    
    # 开启SYN Cookies，当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理。
    net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    kernel.msgmnb = 65536
    kernel.msgmax = 65536
    kernel.shmmax = 68719476736
    kernel.shmall = 4294967296
    
    # timewait的数量，默认是180000
    net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
    net.ipv4.tcp_sack = 1
    net.ipv4.tcp_window_scaling = 1
    net.ipv4.tcp_rmem = 4096        87380   4194304
    net.ipv4.tcp_wmem = 4096        16384   4194304
    net.core.wmem_default = 8388608
    net.core.rmem_default = 8388608
    net.core.rmem_max = 16777216
    net.core.wmem_max = 16777216
    
    # # 每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。
    net.core.netdev_max_backlog = 262144
    
    # web应用中listen函数的backlog默认会给我们内核参数的net.core.somaxconn限制到128，而nginx定义 的NGX_LISTEN_BACKLOG默认为511，所以有必要调整这个值
    net.core.somaxconn = 262144
    
    # 系统中最多有多少个TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。如果超过这个数字，孤儿连接将即刻被复位并打印出警告信息。这个限制仅仅 是为了防止简单的DoS攻击，不能过分依靠它或者人为地减小这个值，更应该增加这个值(如果增加了内存之后)。
    net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
    
    # 记录的那些尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128M内存的系统而言，缺省值是1024，小内存的系统则是128。
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
    
    # 时间戳可以避免序列号的卷绕。一个1Gbps的链路肯定会遇到以前用过的序列号。时间戳能够让内核接受这种“异常”的数据包。这里需要将其关掉。
    net.ipv4.tcp_timestamps = 0
    
    # 为了打开对端的连接，内核需要发送一个SYN并附带一个回应前面一个SYN的ACK。也就是所谓三次握手中的第二次握手。这个设置决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK包的数量。
    net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
    
    # 在内核放弃建立连接之前发送SYN包的数量。
    net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
    
    # 启用timewait快速回收
    net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
    
    # 开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接。
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
    net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
    
    # 如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。对端可以出错并永远不关闭连接，甚至意外当机。缺省值是60秒。 2.2 内核的通常值是180秒，你可以按这个设置，但要记住的是，即使你的机器是一个轻载的WEB服务器，也有因为大量的死套接字而内存溢出的风险，FIN- WAIT-2的危险性比FIN-WAIT-1要小，因为它最多只能吃掉1.5K内存，但是它们的生存期长些。
    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1
    
    # 当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时
    net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
    
    # 允许系统打开的端口范围
    net.ipv4.ip_local_port_range = 1024   65000

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