一、反向代理:Web服务器的“经纪人”
1.1 反向代理初印象
1.2 反向代理的作用
①保护网站安全:任何来自Internet的请求都必须先经过代理服务器;
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Source:Nginx(发音同engine x),它是由俄罗斯程序员Igor Sysoev所开发的。起初是供俄国大型的门户网站及搜索引擎Rambler(俄语:Рамблер)使用。此软件BSD-like协议下发行,可以在UNIX、GNU/Linux、BSD、Mac OS X、Solaris,以及Microsoft Windows等操作系统中运行。
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2.2 Nginx的应用现状
Nginx 已经在俄罗斯最大的门户网站── Rambler Media(www.rambler.ru)上运行了3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。
2.3 Nginx的核心特点
(1)跨平台:Nginx 可以在大多数 Unix like OS编译运行,而且也有Windows的移植版本;
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PS:对于一个Web服务器来说,首先看一个请求的基本过程:建立连接—接收数据—发送数据,在系统底层看来 :上述过程(建立连接—接收数据—发送数据)在系统底层就是读写事件。
①如果采用阻塞调用的方式,当读写事件没有准备好时,必然不能够进行读写事件,那么久只好等待,等事件准备好了,才能进行读写事件,那么请求就会被耽搁 。
②既然没有准备好阻塞调用不行,那么采用非阻塞调用方式。非阻塞就是:事件马上返回,告诉你事件还没准备好呢,你慌什么,过会再来吧。好吧,你过一会,再来检查一下事件,直到事件准备好了为止,在这期间,你就可以先去做其它事情,然后再来看看事件好了没。虽然不阻塞了,但你得不时地过来检查一下事件的状态,你可以做更多的事情了,但带来的开销也是不小的。
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①非阻塞通过不断检查事件的状态来判断是否进行读写操作,这样带来的开销很大,因此就有了异步非阻塞的事件处理机制。这种机制让你可以同时监控多个事件,调用他们是阻塞的,但可以设置超时时间,在超时时间之内,如果有事件准备好了,就返回。这种机制解决了上面阻塞调用与非阻塞调用的两个问题。
②以epoll模型为例:当事件没有准备好时,就放入epoll(队列)里面。如果有事件准备好了,那么就去处理;如果事件返回的是EAGAIN,那么继续将其放入epoll里面。从而,只要有事件准备好了,我们就去处理它,只有当所有事件都没有准备好时,才在epoll里面等着。这样,我们就可以并发处理大量的并发了,当然,这里的并发请求,是指未处理完的请求,线程只有一个,所以同时能处理的请求当然只有一个了,只是在请求间进行不断地切换而已,切换也是因为异步事件未准备好,而主动让出的。这里的切换是没有任何代价,你可以理解为循环处理多个准备好的事件,事实上就是这样的。
③与多线程方式相比,这种事件处理方式是有很大的优势的,不需要创建线程,每个请求占用的内存也很少,没有上下文切换,事件处理非常的轻量级,并发数再多也不会导致无谓的资源浪费(上下文切换)。对于IIS服务器,每个请求会独占一个工作线程,当并发数上到几千时,就同时有几千的线程在处理请求了。这对操作系统来说,是个不小的挑战:因为线程带来的内存占用非常大,线程的上下文切换带来的cpu开销很大,自然性能就上不去,从而导致在高并发场景下性能下降严重。
总结:通过异步非阻塞的事件处理机制,Nginx实现由进程循环处理多个准备好的事件,从而实现高并发和轻量级。
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PS:Master-Worker设计模式核心思想是将原来串行的逻辑并行化,并将逻辑拆分成很多独立模块并行执行。其中主要包含两个主要组件Master和Worker,Master主要将逻辑进行拆分,拆分为互相独立的部分,同时维护了Worker队列,将每个独立部分下发到多个Worker并行执行,Worker主要进行实际逻辑计算,并将结果返回给Master。
问:nginx采用这种进程模型有什么好处?
答:采用独立的进程,可以让互相之间不会影响,一个进程退出后,其它进程还在工作,服务不会中断,Master进程则很快重新启动新的Worker进程。当然,Worker进程的异常退出,肯定是程序有bug了,异常退出,会导致当前Worker上的所有请求失败,不过不会影响到所有请求,所以降低了风险。
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三、构建实战:Nginx+IIS构筑Web服务器集群的负载均衡
这里我们主要在Windows环境下,通过将同一个Web网站部署到不同服务器的IIS上,再通过一个统一的Nginx反响代理服务器对外提供统一访问接入,实现一个最简化的反向代理和负载均衡服务。但是,受限于实验条件,我们这里主要在一台计算机上进行反向代理、IIS集群的模拟,具体的实验环境如下图所示:我们将nginx服务和web网站都部署在一台计算机上,nginx监听http80端口,而web网站分别以不同的端口号(这里是8050及8060)部署在同一个IIS服务器上,用户访问localhost时,nginx作为反向代理将请求均衡地转发给两个IIS中不同端口的Web应用程序进行处理。虽然实验环境很简单而且有限,但是对于一个简单的负载均衡效果而言,本文是可以达到并且展示的。
3.1 准备一个ASP.NET网站部署到IIS服务器集群中
(1)在VS中新建一个ASP.NET Web应用程序,但是为了在一台计算机上展示效果,我们将这个Web程序复制一份,并修改两个Web程序的Default.aspx,让其的首页显示不同的一点信息。这里Web1展示的是“The First Web:”,而Web2展示的则是“The Second Web”。
3.2 下载Nginx并部署到服务器中作为自启动的Windows服务
(1)到Nginx官网下载Nginx的Windows版本:http://nginx.org/en/download.html(这里我们使用nginx/Windows-1.4.7版本进行实验,本文底部有下载地址)
nginx Nginx Service High Performance Nginx Service D:Serversnginx-1.4.7nginx.exe D:Serversnginx-1.4.7 roll -p D:Serversnginx-1.4.7 -p D:Serversnginx-1.4.7 -s stop
3.3 修改Nginx核心配置文件nginx.conf
(1)进程数与每个进程的最大连接数:
3.4 添加Nginx对于静态文件的缓存配置
为了提高响应速度,减轻真实服务器的负载,对于静态资源我们可以在反向代理服务器中进行缓存,这也是反向代理服务器的一个重要的作用。
3.5 简单测试Nginx反向代理实现负载均衡效果
(1)第一次访问http://localhost/Default.aspx时从127.0.0.1:8050处理响应返回结果
学习小结
在本文中,借助了Nginx这个神器简单地在Windows环境下搭建了一个反向代理服务,并模拟了一个IIS服务器集群的负载均衡效果。从这个DEMO中,我们可以简单地感受到反向代理为我们所做的事情,并体会负载均衡是怎么一回事。但是,在目前大多数的应用中,都会将Nginx部署在Linux服务器中,并且会做一些针对负载均衡的优化配置,这里我们所做的仅仅就是一个小小的使用而已(just修改一下配置文件)。不过,万丈高楼平地起,前期的小小体会,也会帮助我们向后期的深入学习奠定一点点的基础。