Nginx负载均衡

负载均衡概述

早期的网站流量和业务功能都比较简单，单台服务器足以满足基本的需求，但是随着互联网的发展，业务流量越来越大并且业务逻辑也跟着越来越复杂，单台服务器的性能及单点故障问题就凸显出来了，因此需要多台服务器进行性能的水平扩展及避免单点故障出现。那么如何将不同用户的请求流量分发到不同的服务器上呢？
Nginx_day04 - 图1

负载均衡的原理及处理流程

系统的扩展可以分为纵向扩展和横向扩展。
纵向扩展是从单机的角度出发，通过增加系统的硬件处理能力来提升服务器的处理能力
横向扩展是通过添加机器来满足大型网站服务的处理能力。
Nginx_day04 - 图2
这里面涉及到两个重要的角色分别是”应用集群”和”负载均衡器”。
应用集群：将同一应用部署到多台机器上，组成处理集群，接收负载均衡设备分发的请求，进行处理并返回响应的数据。
负载均衡器:将用户访问的请求根据对应的负载均衡算法，分发到集群中的一台服务器进行处理。

负载均衡的作用

1、解决服务器的高并发压力，提高应用程序的处理性能。
2、提供故障转移，实现高可用。
3、通过添加或减少服务器数量，增强网站的可扩展性。
4、在负载均衡器上进行过滤，可以提高系统的安全性。

负载均衡常用的处理方式

方式一:用户手动选择

这种方式比较原始，只要实现的方式就是在网站主页上面提供不同线路、不同服务器链接方式，让用户来选择自己访问的具体服务器，来实现负载均衡。
Nginx_day04 - 图3

方式二:DNS轮询方式

DNS

  1. 域名系统（服务）协议（DNS）是一种分布式网络目录服务，主要用于域名与 IP 地址的相互转换。

大多域名注册商都支持对同一个主机名添加多条A记录，这就是DNS轮询，DNS服务器将解析请求按照A记录的顺序，随机分配到不同的IP上，这样就能完成简单的负载均衡。DNS轮询的成本非常低，在一些不重要的服务器，被经常使用。
Nginx_day04 - 图4
如下是我们为某一个域名添加的IP地址，用2台服务器来做负载均衡。
Nginx_day04 - 图5
验证:

  1. ping www.nginx521.cn

清空本地的dns缓存

  1. ipconfig/flushdns

我们发现使用DNS来实现轮询，不需要投入过多的成本，虽然DNS轮询成本低廉，但是DNS负载均衡存在明显的缺点。
1.可靠性低
假设一个域名DNS轮询多台服务器，如果其中的一台服务器发生故障，那么所有的访问该服务器的请求将不会有所回应，即使你将该服务器的IP从DNS中去掉，但是由于各大宽带接入商将众多的DNS存放在缓存中，以节省访问时间，导致DNS不会实时更新。所以DNS轮流上一定程度上解决了负载均衡问题，但是却存在可靠性不高的缺点。
2.负载均衡不均衡
DNS负载均衡采用的是简单的轮询负载算法，不能区分服务器的差异，不能反映服务器的当前运行状态，不能做到为性能好的服务器多分配请求，另外本地计算机也会缓存已经解析的域名到IP地址的映射，这也会导致使用该DNS服务器的用户在一定时间内访问的是同一台Web服务器，从而引发Web服务器减的负载不均衡。
负载不均衡则会导致某几台服务器负荷很低，而另外几台服务器负荷确很高，处理请求的速度慢，配置高的服务器分配到的请求少，而配置低的服务器分配到的请求多。

方式三:四/七层负载均衡

介绍四/七层负载均衡之前，我们先了解一个概念，OSI(open system interconnection),叫开放式系统互联模型，这个是由国际标准化组织ISO指定的一个不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构。该模型将网络通信的工作分为七层。
Nginx_day04 - 图6
应用层：为应用程序提供网络服务。
表示层：对数据进行格式化、编码、加密、压缩等操作。
会话层：建立、维护、管理会话连接。
传输层：建立、维护、管理端到端的连接，常见的有TCP/UDP。
网络层：IP寻址和路由选择
数据链路层：控制网络层与物理层之间的通信。
物理层：比特流传输。
所谓四层负载均衡指的是OSI七层模型中的传输层，主要是基于IP+PORT的负载均衡

  1. 实现四层负载均衡的方式：
  2. 硬件：F5 BIG-IP、Radware等
  3. 软件：LVS、Nginx、Hayproxy等

所谓的七层负载均衡指的是在应用层，主要是基于虚拟的URL或主机IP的负载均衡

  1. 实现七层负载均衡的方式：
  2. 软件：Nginx、Hayproxy等

四层和七层负载均衡的区别

  1. 四层负载均衡数据包是在底层就进行了分发，而七层负载均衡数据包则在最顶端进行分发，所以四层负载均衡的效率比七层负载均衡的要高。
  2. 四层负载均衡不识别域名，而七层负载均衡识别域名。

处理四层和七层负载以为其实还有二层、三层负载均衡，二层是在数据链路层基于mac地址来实现负载均衡，三层是在网络层一般采用虚拟IP地址的方式实现负载均衡。
实际环境采用的模式

  1. 四层负载(LVS)+七层负载(Nginx)

Nginx七层负载均衡

Nginx要实现七层负载均衡需要用到proxy_pass代理模块配置。Nginx默认安装支持这个模块，我们不需要再做任何处理。Nginx的负载均衡是在Nginx的反向代理基础上把用户的请求根据指定的算法分发到一组【upstream虚拟服务池】。

Nginx七层负载均衡的指令

upstream指令

该指令是用来定义一组服务器，它们可以是监听不同端口的服务器，并且也可以是同时监听TCP和Unix socket的服务器。服务器可以指定不同的权重，默认为1。

语法 upstream name {…}
默认值 —
位置 http

server指令

该指令用来指定后端服务器的名称和一些参数，可以使用域名、IP、端口或者unix socket

语法 server name [paramerters]
默认值 —
位置 upstream

Nginx七层负载均衡的实现流程

Nginx_day04 - 图7
服务端设置

  1. server {
  2.     listen   9001;
  3.     server_name localhost;
  4.     default_type text/html;
  5.     location /{
  6.         return 200 '<h1>192.168.200.146:9001</h1>';
  7.     }
  8. }
  9. server {
  10.     listen   9002;
  11.     server_name localhost;
  12.     default_type text/html;
  13.     location /{
  14.         return 200 '<h1>192.168.200.146:9002</h1>';
  15.     }
  16. }
  17. server {
  18.     listen   9003;
  19.     server_name localhost;
  20.     default_type text/html;
  21.     location /{
  22.         return 200 '<h1>192.168.200.146:9003</h1>';
  23.     }
  24. }

负载均衡器设置

  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9091;
  3.     server 192.168.200.146:9092;
  4.     server 192.168.200.146:9093;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

负载均衡状态

代理服务器在负责均衡调度中的状态有以下几个：

状态 概述
down 当前的server暂时不参与负载均衡
backup 预留的备份服务器
max_fails 允许请求失败的次数
fail_timeout 经过max_fails失败后, 服务暂停时间
max_conns 限制最大的接收连接数

down

down:将该服务器标记为永久不可用，那么该代理服务器将不参与负载均衡。

  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001 down;
  3.     server 192.168.200.146:9002
  4.     server 192.168.200.146:9003;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

该状态一般会对需要停机维护的服务器进行设置。

backup

backup:将该服务器标记为备份服务器，当主服务器不可用时，将用来传递请求。

  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001 down;
  3.     server 192.168.200.146:9002 backup;
  4.     server 192.168.200.146:9003;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

此时需要将9094端口的访问禁止掉来模拟下唯一能对外提供访问的服务宕机以后，backup的备份服务器就要开始对外提供服务，此时为了测试验证，我们需要使用防火墙来进行拦截。
介绍一个工具firewall-cmd,该工具是Linux提供的专门用来操作firewall的。
查询防火墙中指定的端口是否开放

  1. firewall-cmd --query-port=9001/tcp

如何开放一个指定的端口

  1. firewall-cmd --permanent --add-port=9002/tcp

批量添加开发端口

  1. firewall-cmd --permanent --add-port=9001-9003/tcp

如何移除一个指定的端口

  1. firewall-cmd --permanent --remove-port=9003/tcp

重新加载

  1. firewall-cmd --reload

其中
—permanent表示设置为持久
—add-port表示添加指定端口
—remove-port表示移除指定端口

max_conns

max_conns=number:用来设置代理服务器同时活动链接的最大数量，默认为0，表示不限制，使用该配置可以根据后端服务器处理请求的并发量来进行设置，防止后端服务器被压垮。

max_fails和fail_timeout

max_fails=number:设置允许请求代理服务器失败的次数，默认为1。
fail_timeout=time:设置经过max_fails失败后，服务暂停的时间，默认是10秒。

  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.133:9001 down;
  3.     server 192.168.200.133:9002 backup;
  4.     server 192.168.200.133:9003 max_fails=3 fail_timeout=15;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

负载均衡策略

介绍完Nginx负载均衡的相关指令后，我们已经能实现将用户的请求分发到不同的服务器上，那么除了采用默认的分配方式以外，我们还能采用什么样的负载算法?
Nginx的upstream支持如下六种方式的分配算法，分别是:

算法名称 说明
轮询 默认方式
weight 权重方式
ip_hash 依据ip分配方式
least_conn 依据最少连接方式
url_hash 依据URL分配方式
fair 依据响应时间方式

轮询

是upstream模块负载均衡默认的策略。每个请求会按时间顺序逐个分配到不同的后端服务器。轮询不需要额外的配置。

  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001 weight=1;
  3.     server 192.168.200.146:9002;
  4.     server 192.168.200.146:9003;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

weight加权[加权轮询]

weight=number:用来设置服务器的权重，默认为1，权重数据越大，被分配到请求的几率越大；该权重值，主要是针对实际工作环境中不同的后端服务器硬件配置进行调整的，所有此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况。

  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001 weight=10;
  3.     server 192.168.200.146:9002 weight=5;
  4.     server 192.168.200.146:9003 weight=3;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

ip_hash

当对后端的多台动态应用服务器做负载均衡时，ip_hash指令能够将某个客户端IP的请求通过哈希算法定位到同一台后端服务器上。这样，当来自某一个IP的用户在后端Web服务器A上登录后，在访问该站点的其他URL，能保证其访问的还是后端web服务器A。

语法 ip_hash;
默认值 —
位置 upstream 
  1. upstream backend{
  2.     ip_hash;
  3.     server 192.168.200.146:9001;
  4.     server 192.168.200.146:9002;
  5.     server 192.168.200.146:9003;
  6. }
  7. server {
  8.     listen 8083;
  9.     server_name localhost;
  10.     location /{
  11.         proxy_pass http://backend;
  12.     }
  13. }

需要额外多说一点的是使用ip_hash指令无法保证后端服务器的负载均衡，可能导致有些后端服务器接收到的请求多，有些后端服务器接收的请求少，而且设置后端服务器权重等方法将不起作用。
Nginx_day04 - 图8

least_conn

最少连接，把请求转发给连接数较少的后端服务器。轮询算法是把请求平均的转发给各个后端，使它们的负载大致相同；但是，有些请求占用的时间很长，会导致其所在的后端负载较高。这种情况下，least_conn这种方式就可以达到更好的负载均衡效果。

  1. upstream backend{
  2.     least_conn;
  3.     server 192.168.200.146:9001;
  4.     server 192.168.200.146:9002;
  5.     server 192.168.200.146:9003;
  6. }
  7. server {
  8.     listen 8083;
  9.     server_name localhost;
  10.     location /{
  11.         proxy_pass http://backend;
  12.     }
  13. }

此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况。
Nginx_day04 - 图9

url_hash

按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，要配合缓存命中来使用。同一个资源多次请求，可能会到达不同的服务器上，导致不必要的多次下载，缓存命中率不高，以及一些资源时间的浪费。而使用url_hash，可以使得同一个url（也就是同一个资源请求）会到达同一台服务器，一旦缓存住了资源，再此收到请求，就可以从缓存中读取。

  1. upstream backend{
  2.     hash &request_uri;
  3.     server 192.168.200.146:9001;
  4.     server 192.168.200.146:9002;
  5.     server 192.168.200.146:9003;
  6. }
  7. server {
  8.     listen 8083;
  9.     server_name localhost;
  10.     location /{
  11.         proxy_pass http://backend;
  12.     }
  13. }

访问如下地址：

  1. http://192.168.200.133:8083/a
  2. http://192.168.200.133:8083/b
  3. http://192.168.200.133:8083/c

Nginx_day04 - 图10

fair

fair采用的不是内建负载均衡使用的轮换的均衡算法，而是可以根据页面大小、加载时间长短智能的进行负载均衡。那么如何使用第三方模块的fair负载均衡策略。

  1. upstream backend{
  2.     fair;
  3.     server 192.168.200.146:9001;
  4.     server 192.168.200.146:9002;
  5.     server 192.168.200.146:9003;
  6. }
  7. server {
  8.     listen 8083;
  9.     server_name localhost;
  10.     location /{
  11.         proxy_pass http://backend;
  12.     }
  13. }

但是如何直接使用会报错，因为fair属于第三方模块实现的负载均衡。需要添加nginx-upstream-fair,如何添加对应的模块:

  1. 下载nginx-upstream-fair模块

    1. 下载地址为:
    2.  https://github.com/gnosek/nginx-upstream-fair

  2. 将下载的文件上传到服务器并进行解压缩

    1. unzip nginx-upstream-fair-master.zip

  3. 重命名资源

    1. mv nginx-upstream-fair-master fair

  4. 使用./configure命令将资源添加到Nginx模块中

    1. ./configure --add-module=/root/fair

  5. 编译

    1. make

    编译可能会出现如下错误，ngx_http_upstream_srv_conf_t结构中缺少default_port
    Nginx_day04 - 图11
    解决方案:
    在Nginx的源码中 src/http/ngx_http_upstream.h,找到ngx_http_upstream_srv_conf_s，在模块中添加添加default_port属性

    1. in_port_t       default_port

    Nginx_day04 - 图12
    然后再进行make.

  6. 更新Nginx

    6.1 将sbin目录下的nginx进行备份

    1. mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold

    6.2 将安装目录下的objs中的nginx拷贝到sbin目录

    1. cd objs
    2. cp nginx /usr/local/nginx/sbin

    6.3 更新Nginx

    1. cd ../
    2. make upgrade

  7. 编译测试使用Nginx

上面介绍了Nginx常用的负载均衡的策略，有人说是5种，是把轮询和加权轮询归为一种，也有人说是6种。那么在咱们以后的开发中到底使用哪种，这个需要根据实际项目的应用场景来决定的。

负载均衡案例

案例一：对所有请求实现一般轮询规则的负载均衡
  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001;
  3.     server 192.168.200.146:9002;
  4.     server 192.168.200.146:9003;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

案例二：对所有请求实现加权轮询规则的负载均衡
  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001 weight=7;
  3.     server 192.168.200.146:9002 weight=5;
  4.     server 192.168.200.146:9003 weight=3;
  5. }
  6. server {
  7.     listen 8083;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /{
  10.         proxy_pass http://backend;
  11.     }
  12. }

案例三：对特定资源实现负载均衡
  1. upstream videobackend{
  2.     server 192.168.200.146:9001;
  3.     server 192.168.200.146:9002;
  4. }
  5. upstream filebackend{
  6.     server 192.168.200.146:9003;
  7.     server 192.168.200.146:9004;
  8. }
  9. server {
  10.     listen 8084;
  11.     server_name localhost;
  12.     location /video/ {
  13.         proxy_pass http://videobackend;
  14.     }
  15.     location /file/ {
  16.         proxy_pass http://filebackend;
  17.     }
  18. }

案例四：对不同域名实现负载均衡
  1. upstream itcastbackend{
  2.     server 192.168.200.146:9001;
  3.     server 192.168.200.146:9002;
  4. }
  5. upstream itheimabackend{
  6.     server 192.168.200.146:9003;
  7.     server 192.168.200.146:9004;
  8. }
  9. server {
  10.     listen    8085;
  11.     server_name www.itcast.cn;
  12.     location / {
  13.         proxy_pass http://itcastbackend;
  14.     }
  15. }
  16. server {
  17.     listen    8086;
  18.     server_name www.itheima.cn;
  19.     location / {
  20.         proxy_pass http://itheimabackend;
  21.     }
  22. }

案例五：实现带有URL重写的负载均衡
  1. upstream backend{
  2.     server 192.168.200.146:9001;
  3.     server 192.168.200.146:9002;
  4.     server 192.168.200.146:9003;
  5. }
  6. server {
  7.     listen    80;
  8.     server_name localhost;
  9.     location /file/ {
  10.         rewrite ^(/file/.*) /server/$1 last;
  11.     }
  12.     location / {
  13.         proxy_pass http://backend;
  14.     }
  15. }

Nginx四层负载均衡

Nginx在1.9之后，增加了一个stream模块，用来实现四层协议的转发、代理、负载均衡等。stream模块的用法跟http的用法类似，允许我们配置一组TCP或者UDP等协议的监听，然后通过proxy_pass来转发我们的请求，通过upstream添加多个后端服务，实现负载均衡。
四层协议负载均衡的实现，一般都会用到LVS、HAProxy、F5等，要么很贵要么配置很麻烦，而Nginx的配置相对来说更简单，更能快速完成工作。

添加stream模块的支持

Nginx默认是没有编译这个模块的，需要使用到stream模块，那么需要在编译的时候加上--with-stream。
完成添加--with-stream的实现步骤:

  1. 》将原有/usr/local/nginx/sbin/nginx进行备份
  2. 》拷贝nginx之前的配置信息
  3. 》在nginx的安装源码进行配置指定对应模块  ./configure --with-stream
  4. 》通过make模板进行编译
  5. 》将objs下面的nginx移动到/usr/local/nginx/sbin下
  6. 》在源码目录下执行  make upgrade进行升级，这个可以实现不停机添加新模块的功能

Nginx四层负载均衡的指令

stream指令

该指令提供在其中指定流服务器指令的配置文件上下文。和http指令同级。

语法 stream { … }
默认值 —
位置 main

upstream指令

该指令和http的upstream指令是类似的。

四层负载均衡的案例

需求分析

Nginx_day04 - 图13
实现步骤
(1)准备Redis服务器,在一条服务器上准备三个Redis，端口分别是6379,6378
1.上传redis的安装包，redis-4.0.14.tar.gz
2.将安装包进行解压缩

  1. tar -zxf redis-4.0.14.tar.gz

3.进入redis的安装包

  1. cd redis-4.0.14

4.使用make和install进行编译和安装

  1. make PREFIX=/usr/local/redis/redis01 install

5.拷贝redis配置文件redis.conf到/usr/local/redis/redis01/bin目录中

  1. cp redis.conf    /usr/local/redis/redis01/bin

6.修改redis.conf配置文件

  1. port  6379      #redis的端口
  2. daemonize yes   #后台启动redis

7.将redis01复制一份为redis02

  1. cd /usr/local/redis
  2. cp -r redis01 redis02

8.将redis02文件文件夹中的redis.conf进行修改

  1. port  6378      #redis的端口
  2. daemonize yes   #后台启动redis

9.分别启动，即可获取两个Redis.并查看

  1. ps -ef | grep redis

使用Nginx将请求分发到不同的Redis服务器上。
(2)准备Tomcat服务器.
1.上传tomcat的安装包，apache-tomcat-8.5.56.tar.gz
2.将安装包进行解压缩

  1. tar -zxf apache-tomcat-8.5.56.tar.gz

3.进入tomcat的bin目录

  1. cd apache-tomcat-8.5.56/bin
  2. ./startup

nginx.conf配置

  1. stream {
  2.         upstream redisbackend {
  3.                 server 192.168.200.146:6379;
  4.                 server 192.168.200.146:6378;
  5.         }
  6.         upstream tomcatbackend {
  7.                 server 192.168.200.146:8080;
  8.         }
  9.         server {
  10.                 listen  81;
  11.                 proxy_pass redisbackend;
  12.         }
  13.         server {
  14.                 listen    82;
  15.                 proxy_pass tomcatbackend;
  16.         }
  17. }

访问测试。

Nginx缓存集成

缓存的概念

缓存就是数据交换的缓冲区(称作:Cache),当用户要获取数据的时候，会先从缓存中去查询获取数据，如果缓存中有就会直接返回给用户，如果缓存中没有，则会发请求从服务器重新查询数据，将数据返回给用户的同时将数据放入缓存，下次用户就会直接从缓存中获取数据。
Nginx_day04 - 图14
缓存其实在很多场景中都有用到，比如：

场景 作用
操作系统磁盘缓存 减少磁盘机械操作
数据库缓存 减少文件系统的IO操作
应用程序缓存 减少对数据库的查询
Web服务器缓存 减少对应用服务器请求次数
浏览器缓存 减少与后台的交互次数

缓存的优点
1.减少数据传输，节省网络流量，加快响应速度，提升用户体验；
2.减轻服务器压力；
3.提供服务端的高可用性；
缓存的缺点
1.数据的不一致
2.增加成本
Nginx_day04 - 图15
本次课程注解讲解的是Nginx,Nginx作为web服务器，Nginx作为Web缓存服务器，它介于客户端和应用服务器之间，当用户通过浏览器访问一个URL时，web缓存服务器会去应用服务器获取要展示给用户的内容，将内容缓存到自己的服务器上，当下一次请求到来时，如果访问的是同一个URL，web缓存服务器就会直接将之前缓存的内容返回给客户端，而不是向应用服务器再次发送请求。web缓存降低了应用服务器、数据库的负载，减少了网络延迟，提高了用户访问的响应速度，增强了用户的体验。

Nginx的web缓存服务

Nginx是从0.7.48版开始提供缓存功能。Nginx是基于Proxy Store来实现的，其原理是把URL及相关组合当做Key,在使用MD5算法对Key进行哈希，得到硬盘上对应的哈希目录路径，从而将缓存内容保存在该目录中。它可以支持任意URL连接，同时也支持404/301/302这样的非200状态码。Nginx即可以支持对指定URL或者状态码设置过期时间，也可以使用purge命令来手动清除指定URL的缓存。
Nginx_day04 - 图16

Nginx缓存设置的相关指令

Nginx的web缓存服务主要是使用ngx_http_proxy_module模块相关指令集来完成，接下来我们把常用的指令来进行介绍下。

proxy_cache_path

该指定用于设置缓存文件的存放路径

语法 proxy_cache_path path [levels=number]
keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time][max_size=size];
默认值 —
位置 http

path:缓存路径地址,如：

  1. /usr/local/proxy_cache

levels: 指定该缓存空间对应的目录，最多可以设置3层，每层取值为1|2如 :

  1. levels=1:2   缓存空间有两层目录，第一次是1个字母，第二次是2个字母
  2. 举例说明:
  3. itheima[key]通过MD5加密以后的值为 43c8233266edce38c2c9af0694e2107d
  4. levels=1:2   最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/d/07
  5. levels=2:1:2 最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/7d/0/21
  6. levels=2:2:2 最终的存储路径为??/usr/local/proxy_cache/7d/10/e2

keys_zone:用来为这个缓存区设置名称和指定大小，如：

  1. keys_zone=itcast:200m  缓存区的名称是itcast,大小为200M,1M大概能存储8000个keys

inactive:指定缓存的数据多次时间未被访问就将被删除，如：

  1. inactive=1d   缓存数据在1天内没有被访问就会被删除

max_size:设置最大缓存空间，如果缓存空间存满，默认会覆盖缓存时间最长的资源，如:

  1. max_size=20g

配置实例:

  1. http{
  2.     proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache keys_zone=itcast:200m  levels=1:2:1 inactive=1d max_size=20g;
  3. }

proxy_cache

该指令用来开启或关闭代理缓存，如果是开启则自定使用哪个缓存区来进行缓存。

语法 proxy_cache zone_name|off;
默认值 proxy_cache off;
位置 http、server、location

zone_name：指定使用缓存区的名称

proxy_cache_key

该指令用来设置web缓存的key值，Nginx会根据key值MD5哈希存缓存。

语法 proxy_cache_key key;
默认值 proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
位置 http、server、location

proxy_cache_valid

该指令用来对不同返回状态码的URL设置不同的缓存时间

语法 proxy_cache_valid [code …] time;
默认值 —
位置 http、server、location

如：

  1. proxy_cache_valid 200 302 10m;
  2. proxy_cache_valid 404 1m;
  3. 为200和302的响应URL设置10分钟缓存，为404的响应URL设置1分钟缓存
  4. proxy_cache_valid any 1m;
  5. 对所有响应状态码的URL都设置1分钟缓存

proxy_cache_min_uses

该指令用来设置资源被访问多少次后被缓存

语法 proxy_cache_min_uses number;
默认值 proxy_cache_min_uses 1;
位置 http、server、location

proxy_cache_methods

该指令用户设置缓存哪些HTTP方法

语法 proxy_cache_methods GET|HEAD|POST;
默认值 proxy_cache_methods GET HEAD;
位置 http、server、location

默认缓存HTTP的GET和HEAD方法，不缓存POST方法。

Nginx缓存设置案例

需求分析

Nginx_day04 - 图17

步骤实现

1.环境准备
应用服务器的环境准备
（1）在192.168.200.146服务器上的tomcat的webapps下面添加一个js目录，并在js目录中添加一个jquery.js文件
（2）启动tomcat
（3）访问测试

  1. http://192.168.200.146:8080/js/jquery.js

Nginx的环境准备
（1）完成Nginx反向代理配置

  1. http{
  2.     upstream backend{
  3.         server 192.168.200.146:8080;
  4.     }
  5.     server {
  6.         listen       8080;
  7.         server_name  localhost;
  8.         location / {
  9.             proxy_pass http://backend/js/;
  10.         }
  11.     }
  12. }

（2）完成Nginx缓存配置
4.添加缓存配置

  1. http{
  2.     proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=itcast:200m inactive=1d max_size=20g;
  3.     upstream backend{
  4.         server 192.168.200.146:8080;
  5.     }
  6.     server {
  7.         listen       8080;
  8.         server_name  localhost;
  9.         location / {
  10.             proxy_cache itcast;
  11.             proxy_cache_key itheima;
  12.             proxy_cache_min_uses 5;
  13.             proxy_cache_valid 200 5d;
  14.             proxy_cache_valid 404 30s;
  15.             proxy_cache_valid any 1m;
  16.             add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
  17.             proxy_pass http://backend/js/;
  18.         }
  19.     }
  20. }

Nginx缓存的清除

方式一:删除对应的缓存目录

  1. rm -rf /usr/local/proxy_cache/......

方式二:使用第三方扩展模块

ngx_cache_purge

（1）下载ngx_cache_purge模块对应的资源包，并上传到服务器上。

  1. ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

（2）对资源文件进行解压缩

  1. tar -zxf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

（3）修改文件夹名称，方便后期配置

  1. mv ngx_cache_purge-2.3 purge

（4）查询Nginx的配置参数

  1. nginx -V

（5）进入Nginx的安装目录，使用./configure进行参数配置

  1. ./configure --add-module=/root/nginx/module/purge

（6）使用make进行编译

  1. make

（7）将nginx安装目录的nginx二级制可执行文件备份

  1. mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold

（8）将编译后的objs中的nginx拷贝到nginx的sbin目录下

  1. cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin

（9）使用make进行升级

  1. make upgrade

（10）在nginx配置文件中进行如下配置

  1. server{
  2.     location ~/purge(/.*) {
  3.         proxy_cache_purge itcast itheima;
  4.     }
  5. }

Nginx设置资源不缓存

前面咱们已经完成了Nginx作为web缓存服务器的使用。但是我们得思考一个问题就是不是所有的数据都适合进行缓存。比如说对于一些经常发生变化的数据。如果进行缓存的话，就很容易出现用户访问到的数据不是服务器真实的数据。所以对于这些资源我们在缓存的过程中就需要进行过滤，不进行缓存。
Nginx也提供了这块的功能设置，需要使用到如下两个指令
proxy_no_cache
该指令是用来定义不将数据进行缓存的条件。

语法 proxy_no_cache string …;
默认值 —
位置 http、server、location

配置实例

  1. proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

proxy_cache_bypass
该指令是用来设置不从缓存中获取数据的条件。

语法 proxy_cache_bypass string …;
默认值 —
位置 http、server、location

配置实例

  1. proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

上述两个指令都有一个指定的条件，这个条件可以是多个，并且多个条件中至少有一个不为空且不等于”0”,则条件满足成立。上面给的配置实例是从官方网站获取的，里面使用到了三个变量，分别是$cookie_nocache、$arg_nocache、$arg_comment

$cookie_nocache、$arg_nocache、$arg_comment

这三个参数分别代表的含义是:

  1. $cookie_nocache
  2. 指的是当前请求的cookie中键的名称为nocache对应的值
  3. $arg_nocache和$arg_comment
  4. 指的是当前请求的参数中属性名为nocache和comment对应的属性值

案例演示下:

  1. log_format params $cookie_nocache | $arg_nocache | $arg_comment；
  2. server{
  3.     listen    8081;
  4.     server_name localhost;
  5.     location /{
  6.         access_log logs/access_params.log params;
  7.         add_header Set-Cookie 'nocache=999';
  8.         root html;
  9.         index index.html;
  10.     }
  11. }

案例实现

设置不缓存资源的配置方案

  1. server{
  2.     listen    8080;
  3.     server_name localhost;
  4.     location / {
  5.         if ($request_uri ~ /.*\.js$){
  6.            set $nocache 1;
  7.         }
  8.         proxy_no_cache $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
  9.         proxy_cache_bypass $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
  10.     }
  11. }