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NSD Operation DAY03

  1. 案例1:Nginx反向代理
  2. 案例2:Nginx的TCP/UDP调度器
  3. 案例3:Nginx常见问题处理

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:

1.2 方案

使用4台RHEL7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192.168.4.5和192.168.2.5,两台Web服务器IP地址分别为192.168.2.100和192.168.2.200。客户端测试主机IP地址为192.168.4.10。如图-1所示。

图-1

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

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  httpd
[root@web1 ~]# echo "192.168.2.100" > /var/www/html/index.html
[root@web1 ~]# systemctl restart httpd
[root@web1 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
[root@web1 ~]# setenforce 0

2)部署后端Web2服务器

[root@web2 ~]# yum  -y  install  httpd
[root@web2 ~]# echo "192.168.2.200" > /var/www/html/index.html
[root@web2 ~]# systemctl restart httpd
[root@web2 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
[root@web2 ~]# setenforce 0

步骤二:配置Nginx服务器,添加服务器池,实现反向代理功能

1)修改/usr/local/nginx/conf/nginx.conf配置文件

[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
.. ..
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 192.168.2.100:80;
                server 192.168.2.200:80;
        }
.. ..
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)重启nginx服务

[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)客户端使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5			//使用该命令多次访问查看效果
[root@client ~]# curl http://192.168.4.5			//使用该命令多次访问查看效果

步骤二:配置upstream服务器集群池属性

1)设置失败次数,超时时间,权重

weight可以设置后台服务器的权重,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
.. ..
http {
.. ..
upstream webserver {
                server 192.168.2.100 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=30;
                server 192.168.2.200 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=30;
                server 192.168.2.101 down;
        }
#weight设置服务器权重值,默认值为1
#max_fails设置最大失败次数
#fail_timeout设置失败超时时间,单位为秒
#down标记服务器已关机,不参与集群调度
.. ..
server {
        listen		80;
        server_name  localhost;
            location / {
            proxy_pass http://webserver;
        }
}

2)重启nginx服务

[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)关闭一台后端服务器(如web1)

[root@web1 ~]# systemctl stop httpd

4)客户端使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5			//使用该命令多次访问查看效果

5)再次启动后端服务器的httpd(如web1)

[root@web1 ~]# systemctl start httpd

6)客户端再次使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5			//使用该命令多次访问查看效果

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
.. ..
http {
.. ..
upstream webserver {
#通过ip_hash设置调度规则为:相同客户端访问相同服务器
				 ip_hash;
                server 192.168.2.100 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10;
                server 192.168.2.200 weight=2 max_fails=2 fail_timeout=10;
        }
.. ..
server {
        listen		80;
        server_name  www.tarena.com;
            location / {
            proxy_pass http://webserver;
        }
}

2)重启nginx服务

[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)客户端使用浏览器访问代理服务器测试轮询效果

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5			//使用该命令多次访问查看效果

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:

2.2 方案

使用4台RHEL7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192.168.4.5和192.168.2.5,两台SSH服务器IP地址分别为192.168.2.100和192.168.2.200。客户端测试主机IP地址为192.168.4.10。如图-2所示。

图-2

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 ~]# yum –y install gcc pcre-devel openssl-devel		//安装依赖包
[root@proxy ~]# tar  -xf   nginx-1.12.2.tar.gz
[root@proxy ~]# cd  nginx-1.12.2
[root@proxy nginx-1.12.2]# ./configure   \
> --with-http_ssl_module						        //开启SSL加密功能
> --with-stream								       //开启4层反向代理功能
[root@proxy nginx-1.12.2]# make && make install	       //编译并安装

步骤二:配置Nginx服务器,添加服务器池,实现TCP/UDP反向代理功能

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 192.168.2.100:22;			//后端SSH服务器的IP和端口
           	server 192.168.2.200:22;
}
   		 server {
       		 listen 12345;					//Nginx监听的端口
       		 proxy_connect_timeout 1s;
       		 proxy_timeout 3s;
        		 proxy_pass backend;
			 }
}

http {
.. ..
}

2)重启nginx服务

[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 192.168.4.5 -p 12345			//使用该命令多次访问查看效果

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:

然后客户机访问此Web服务器验证效果:

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

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

[root@client ~]# firefox http://192.168.4.5/xxxxx		//访问一个不存在的页面

2)修改Nginx配置文件,自定义报错页面

[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
.. ..
error_page   404  /40x.html;	//自定义错误页面
.. ..
[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/html/40x.html		//生成错误页面
Oops,No NO no page …

[root@proxy ~]# 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)优化后,客户端使用浏览器访问不存在的页面,会提示自己定义的40x.html页面

[root@client ~]# firefox http://192.168.4.5/xxxxx		//访问一个不存在的页面

4)常见http状态码

常见http状态码可用参考表-1所示。

表-1 主机列表

步骤二:如何查看服务器状态信息(非常重要的功能)

1)编译安装时使用--with-http_stub_status_module开启状态页面模块

[root@proxy ~]# yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel		//安装常见依赖包
[root@proxy ~]# tar  -zxvf   nginx-1.12.2.tar.gz
[root@proxy ~]# cd  nginx-1.12.2
[root@proxy nginx-1.12.2]# ./configure   \
> --with-http_ssl_module						//开启SSL加密功能
> --with-stream								//开启TCP/UDP代理模块
> --with-http_stub_status_module				//开启status状态页面
[root@proxy nginx-1.12.2]# make && make install	//编译并安装

2)启用Nginx服务并查看监听端口状态

ss命令可以查看系统中启动的端口信息,该命令常用选项如下:

-a显示所有端口的信息

-n以数字格式显示端口号

-t显示TCP连接的端口

-u显示UDP连接的端口

-l显示服务正在监听的端口信息,如httpd启动后,会一直监听80端口

-p显示监听端口的服务名称是什么(也就是程序名称)

注意:在RHEL7系统中可以使用ss命令替代netstat命令,功能一样,选项一样。

[root@proxy ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx
[root@proxy ~]# netstat  -anptu  |  grep nginx
tcp		0		0 0.0.0.0:80		0.0.0.0:*		LISTEN		10441/nginx
[root@proxy ~]# ss  -anptu  |  grep nginx

3)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 IP地址;
        }
… …
[root@proxy ~]# nginx

4)优化后,查看状态页面信息

[root@proxy ~]# curl  http://192.168.4.5/status
Active connections: 1 
server accepts handled requests
 10 10 3 
Reading: 0 Writing: 1 Waiting: 0

Active 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。

(一般与accepts一致,除非服务器限制了连接数量)。

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

[root@proxy ~]# ab -n 2000 -c 2000 http://192.168.4.5/
Benchmarking 192.168.4.5 (be patient)
socket: Too many open files (24)				//提示打开文件数量过多

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 65535;		//每个worker最大并发连接数
use epoll;
}
.. ..
[root@proxy ~]# nginx -s reload

3)优化Linux内核参数(最大文件数量)

[root@proxy ~]# ulimit -a						//查看所有属性值
[root@proxy ~]# ulimit -Hn 100000				//设置硬限制(临时规则)
[root@proxy ~]# ulimit -Sn 100000				//设置软限制(临时规则)
[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(因为客户端没调内核参数,所以在proxy测试)

[root@proxy ~]# ab -n 2000 -c 2000 http://192.168.4.5/

步骤四:优化Nginx数据包头缓存

1)优化前,使用脚本测试长头部请求是否能获得响应

[root@proxy ~]# cat lnmp_soft/buffer.sh 
#!/bin/bash
URL=http://192.168.4.5/index.html?
for i in {1..5000}
do
	URL=${URL}v$i=$i
done
curl $URL								//经过5000次循环后,生成一个长的URL地址栏
[root@proxy ~]# ./buffer.sh
.. ..
<center><h1>414 Request-URI Too Large</h1></center>		//提示头部信息过大

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    1k;		//默认请求包头信息的缓存	
large_client_header_buffers  4 4k;		//大请求包头部信息的缓存个数与容量
.. ..
}
[root@proxy ~]# nginx -s reload

3)优化后,使用脚本测试长头部请求是否能获得响应

[root@proxy ~]#cat cat buffer.sh 
#!/bin/bash
URL=http://192.168.4.5/index.html?
for i in {1..5000}
do
	URL=${URL}v$i=$i
done
curl $URL
[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。

图-3

2)清空firefox本地缓存数据,如图-4所示。

图-4

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 ~]# cp /usr/share/backgrounds/day.jpg /usr/local/nginx/html
[root@proxy ~]# 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)

4)优化后,使用Firefox浏览器访问图片,再次查看缓存信息

[root@client ~]# firefox http://192.168.4.5/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。

步骤六:日志切割

日志文件越来越大怎么办?单个文件10G? 如何切割?(非常常见的面试题)

步骤:1. 把旧的日志重命名

2. kill USR1 PID(nginx的进程PID号)

1)手动执行

备注:/usr/local/nginx/logs/nginx.pid文件中存放的是nginx的进程PID号。

[root@proxy ~]#  mv access.log access2.log
[root@proxy ~]# kill -USR1 $(cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid)

2)自动完成

每周5的03点03分自动执行脚本完成日志切割工作。

[root@proxy ~]# vim /usr/local/nginx/logbak.sh
#!/bin/bash
date=`date +%Y%m%d`
logpath=/usr/local/nginx/logs
mv $logpath/access.log $logpath/access-$date.log
mv $logpath/error.log $logpath/error-$date.log
kill -USR1 $(cat $logpath/nginx.pid)

[root@proxy ~]# crontab -e
03 03 * * 5  /usr/local/nginx/logbak.sh

步骤七:对页面进行压缩处理

1)修改Nginx配置文件

[root@proxy ~]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
http {
.. ..
gzip on;							//开启压缩
gzip_min_length 1000;				//小文件不压缩
gzip_comp_level 4;				//压缩比率
gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
									//对特定文件压缩,类型参考mime.types
.. ..
}

步骤八:服务器内存缓存

1)如果需要处理大量静态文件,可以将文件缓存在内存,下次访问会更快。

http { 
open_file_cache          max=2000  inactive=20s;
        open_file_cache_valid    60s;
        open_file_cache_min_uses 5;
        open_file_cache_errors   off;
//设置服务器最大缓存2000个文件句柄,关闭20秒内无请求的文件句柄
//文件句柄的有效时间是60秒,60秒后过期
//只有访问次数超过5次会被缓存
}