Nginx代理服务器、HTTP调度、TCP/UDP调度、Nginx优化、HTTP错误代码、状态页面、压力测试
1 案例1：Nginx反向代理
1.1 问题
使用Nginx实现Web反向代理功能，实现如下功能：
- 后端Web服务器两台，可以使用httpd实现
- Nginx采用轮询的方式调用后端Web服务器
- 两台Web服务器的权重要求设置为不同的值
- 最大失败次数为2，失败超时时间为30秒
1.2 方案
使用4台虚拟机，其中一台作为Nginx代理服务器，该服务器需要配置两块网卡，IP地址分别为192.168.88.5和192.168.99.5，两台Web服务器IP地址分别为192.168.99.100和192.168.99.200。客户端测试主机IP地址为192.168.88.10。如图-1所示。
1.3 步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：部署实施后端Web服务器
环境准备，同网段要互通，检查yum
1）部署后端Web1服务器
后端Web服务器可以简单使用yum方式安装httpd实现Web服务，为了可以看出后端服务器的不同，可以将两台后端服务器的首页文档内容设置为不同的内容。
[root@web1 ~]#yum -y install vim net-tools bash-completion psmisc httpd
[root@web1 ~]# echo "web1" > /var/www/html/index.html
[root@web1 ~]# systemctl restart httpd
systemctl stop firewalld #关闭防火墙2）部署后端Web2服务器
[root@web2 ~]#yum -y install vim net-tools bash-completion psmisc httpd
[root@web2 ~]# echo "web2" > /var/www/html/index.html
[root@web2 ~]# systemctl restart httpd
systemctl stop firewalld #关闭防火墙3）到proxy主机测试
[root@proxy nginx]# curl 192.168.99.100
web1~~
[root@proxy nginx]# curl 192.168.99.200
web2~~步骤二：配置Nginx服务器，添加服务器池，实现反向代理功能
如果需要可以先还原proxy主机的nginx
[root@proxy nginx]# cd ~/lnmp_soft/
[root@proxy lnmp_soft]# killall nginx
[root@proxy lnmp_soft]# rm -rf /usr/local/nginx/
[root@proxy lnmp_soft]# rm -rf nginx-1.22.1
[root@proxy lnmp_soft]# tar -xf nginx-1.22.1.tar.gz
[root@proxy lnmp_soft]# cd nginx-1.22.1/
[root@proxy lnmp_soft]#yum -y install gcc make pcre-devel openssl-devel
[root@proxy nginx-1.22.1]# ./configure
[root@proxy nginx-1.22.1]#make
[root@proxy nginx-1.22.1]#make install 1）修改/usr/local/nginx/conf/nginx.conf配置文件
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
.. ..
http {
.. ..
#使用upstream定义后端服务器集群，集群名称任意(如webserver)
#使用server定义集群中的具体服务器和端口
upstream webserver {
server 192.168.99.100:80;
server 192.168.99.200:80;
}
.. ..
server {
listen 80;
server_name localhost;
location / {
#通过proxy_pass将用户的请求转发给webserver集群
proxy_pass http://webserver;
}
}
.. ..
}2）重新加载配置
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
#请先确保nginx是启动状态，否则运行该命令会报错,报错信息如下：
#[error] open() "/usr/local/nginx/logs/nginx.pid" failed (2: No such file or directory)3）客户端使用火狐浏览器或curl多次访问proxy主机可以看到网站的轮询效果
步骤二：配置upstream服务器集群池属性
1）设置权重
weight可以设置后台服务器的权重，权重越大任务的分配量就越大
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
upstream webserver {
server 192.168.99.100 weight=2;
server 192.168.99.200;
}重新加载配置并访问，可以看到web1的任务量增加
设置健康检查，max_fails可以设置后台服务器的失败次数，fail_timeout可以设置后台服务器的失败超时时间。
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
upstream webserver {
server 192.168.99.100;
server 192.168.99.200 max_fails=2 fail_timeout=30;
}
重新加载配置并访问，
sbin/nginx -s reload
测试时，先将web2的httpd服务关闭，回到proxy访问集群页面curl 192.168.99.5
只会显示web1的页面，此时即使将web2的httpd服务开启也无效，因为要等
待30秒
步骤三：配置upstream服务器集群的调度算法
1）设置相同客户端访问相同Web服务器
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
upstream webserver {
ip_hash;
server 192.168.99.100 ;
server 192.168.99.200 ;
}2）重新加载配置
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
客户端使用浏览器访问代理服务器测试只会见到一个页面
步骤四：添加down标记
down标记可以让集群主机暂时不参与集群活动
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
upstream webserver {
server 192.168.99.100 ;
server 192.168.99.200 down;
}重新加载配置
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
2 案例2：Nginx的TCP/UDP调度器
2.1 问题
使用Nginx实现TCP/UDP调度器功能，实现如下功能：
- 后端SSH服务器两台
- Nginx编译安装时需要使用--with-stream，开启ngx_stream_core_module模块
- Nginx采用轮询的方式调用后端SSH服务器
2.2 方案
使用4台虚拟机，其中一台作为Nginx代理服务器，该服务器需要配置两块网卡，IP地址分别为192.168.88.5和192.168.99.5，两台SSH服务器IP地址分别为192.168.99.100和192.168.99.200。客户端测试主机IP地址为192.168.88.10。如图-2所示。
2.3 步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：部署支持4层TCP/UDP代理的Nginx服务器
1）部署nginx服务器
编译安装必须要使用--with-stream参数开启4层代理模块。
[root@proxy nginx]# cd ~/lnmp_soft/nginx-1.22.1/
[root@proxy nginx-1.22.1]# killall nginx
[root@proxy nginx-1.22.1]# rm -rf /usr/local/nginx/
[root@proxy nginx-1.22.1]# ./configure \
> --with-stream #开启4层代理功能
[root@proxy nginx-1.22.1]# make && make install #编译并安装
[root@proxy nginx-1.22.1]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -V #查看安装模块情况步骤二：配置Nginx服务器，添加服务器池，实现TCP/UDP代理功能
1）修改/usr/local/nginx/conf/nginx.conf配置文件
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
stream {
upstream backend {
server 192.168.99.100:22; #后端SSH服务器的IP和端口
server 192.168.99.200:22;
}
server {
listen 12345; #Nginx监听的端口
proxy_pass backend;
}
}
http {
.. ..
}2）重新加载配置
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
#请先确保nginx是启动状态，否则运行该命令会报错,报错信息如下：
#[error] open() "/usr/local/nginx/logs/nginx.pid" failed (2: No such file or directory)3）客户端使用访问代理服务器测试轮询效果
[root@client ~]# ssh 192.168.88.5 -p 12345 #使用该命令多次访问查看效果
注意：如果配置没有错误，但无法反复登陆web1与web2，可以按下列方式解决
rm -rf ~/.ssh/known_hosts #在proxy中删除记录文件
ssh 192.168.99.5 -p 12345 #再次尝试登录，会连接到另外一台集群主机3 案例3：Nginx常见问题处理
3.1 问题
本案例要求对Nginx服务器进行适当优化，解决如下问题，以提升服务器的处理性能：
- 如何自定义返回给客户端的404错误页面
- 如何查看服务器状态信息
- 如果客户端访问服务器提示“Too many open files”如何解决
- 如何解决客户端访问头部信息过长的问题
- 如何让客户端浏览器缓存数据
客户机访问此Web服务器验证效果：
- 使用ab压力测试软件测试并发量
- 编写测试脚本生成长头部信息的访问请求
- 客户端访问不存在的页面，测试404错误页面是否重定向
3.2 步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：自定义报错页面
HTTP常见状态码列表：
200 正常
301 & 302 重定向
400 请求语法错误
401 访问被拒绝
403 禁止访问
404 资源找不到
414 请求URI头部太长
500 服务器内部错误
502 代理服务器无法正常获取下一个服务器正常的应答
1）优化前，客户端使用浏览器访问不存在的页面，会提示404文件未找到
2）修改Nginx配置文件，自定义报错页面
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
.. ..
charset utf-8; #仅在需要中文时修改该选项
error_page 404 /test.jpg; #自定义错误页面为一张图片，图片可以从真机拷入
.. ..
[root@proxy ~]# nginx -s reload3）优化后，客户端再次使用浏览器访问不存在的页面，会看到图片
步骤二：如何查看服务器状态信息（非常重要的功能）
编译安装时使用--with-http_stub_status_module开启状态页面模块
如果要添加模块，但不想删除之前nginx数据，可以将nginx源码目录下的objs目录中的nginx文件拷贝到nginx的sbin目录下替代现有主程序，然后killall nginx 再重启即可
[root@proxy nginx]# cd ~/lnmp_soft/nginx-1.22.1/
[root@proxy nginx-1.22.1]# ./configure \
> --with-stream #开启4层代理模块
> --with-http_stub_status_module #开启status状态页面
[root@proxy nginx-1.22.1]# make #编译
[root@proxy nginx-1.22.1]# killall nginx
[root@proxy nginx-1.22.1]# cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/ #覆盖原文件
[root@proxy nginx-1.22.1]# /usr/local/nginx/sbin/nginx #开启nginx
2）修改Nginx配置文件，定义状态页面
[root@proxy ~]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
… …
location /status {
stub_status on;
#allow IP地址;
#deny all;
}
… …
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload4）优化后，查看状态页面信息
[root@proxy ~]# curl http://192.168.99.5/status
Active connections: 1
server accepts handled requests
10 10 3
Reading: 0 Writing: 1 Waiting: 0Active connections：当前活动的连接数量。
Accepts：已经接受客户端的连接总数量。
Handled：已经处理客户端的连接总数量。
Requests：客户端发送的请求数量。
Reading：当前服务器正在读取客户端请求头的数量。
Writing：当前服务器正在写响应信息的数量。
Waiting：当前多少客户端在等待服务器的响应。
步骤三：优化Nginx并发量
1）优化前使用ab高并发测试，使用web1或proxy自己作为海量客户（防火墙与selinux都关闭
[root@proxy ~]# ab -n 100 -c 100 http://192.168.99.5/ #-n任务量，-c是连接数
...
...
100% #成功
[root@proxy ~]# ab -n 2000 -c 2000 http://192.168.99.5/
Benchmarking 192.168.99.5 (be patient)
socket: Too many open files (24) #失败2）修改Nginx配置文件，增加并发量
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
.. ..
worker_processes 2; #与CPU核心数量一致
events {
worker_connections 50000; #每个worker最大并发连接数
}
.. ..
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload3）优化Linux内核参数（最大文件数量）
[root@proxy ~]# ulimit -n #查看最大文件数量
[root@proxy ~]# ulimit -n 100000 #临时设置最大文件数量
[root@proxy ~]# vim /etc/security/limits.conf
.. ..
* soft nofile 100000
* hard nofile 100000
#该配置文件分4列，分别如下：
#用户或组 硬限制或软限制 需要限制的项目 限制的值4）优化后测试服务器并发量
[root@proxy ~]# ab -n 2000 -c 2000 http://192.168.99.5/
步骤四：优化Nginx数据包头缓存，支持超长地址
优化前，使用脚本测试超长头部请求是否能获得响应
默认情况下nginx无法支持长地址栏，会报414错误
[root@proxy ~]# cat lnmp_soft/buffer.sh
#!/bin/bash
URL=http://192.168.99.5/index.html?
for i in {1..5000}
do
URL=${URL}v$i=$i
done
curl $URL #经过5000次循环后，生成一个超长的URL地址
[root@proxy ~]# ./buffer.sh
.. ..
414 Request-URI Too Large
2）修改Nginx配置文件，增加数据包头部缓存大小
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
.. ..
http {
client_header_buffer_size 200k; #请求包头信息的缓存大小
large_client_header_buffers 4 200k; #大请求包头部信息的缓存个数与容量
.. ..
}
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload3）优化后，使用脚本测试超长头部请求是否能获得响应
[root@proxy ~]# ./buffer.sh
步骤五：浏览器本地缓存静态数据
1）使用Firefox浏览器查看缓存
以Firefox浏览器为例，在Firefox地址栏内输入about:cache将显示Firefox浏览器的缓存信息，如图-3所示，点击List Cache Entries可以查看详细信息。
2）清空firefox本地缓存数据，如图-4所示。
3）修改Nginx配置文件，定义对静态页面的缓存时间
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
server {
listen 80;
server_name localhost;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
location ~* \.(jpg|jpeg|gif|png|css|js|ico|xml)$ {
expires 30d; #定义客户端缓存时间为30天
}
}
[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload4）优化后，使用Firefox浏览器访问图片，再次查看缓存信息
http://192.168.99.5/day.jpg
在firefox地址栏内输入about:cache，查看本地缓存数据，查看是否有图片以及过期时间是否正确。