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概述Nginx介绍Nginx(enginex)是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器。Nginx是由IgorSysoev为俄罗斯访问量第二的Rambler.ru站点开发的，它已经在该站点运行超过三年了。Igor将源代码以类BSD许可证的形式发布。Nginx超越Apache的高性能和稳定性，使得国内使用Nginx作为Web服务器的网站也越来越多，其中包括新浪博客、新浪播客、网易新闻、腾讯网、搜狐博客等门户网站频道，六间房、56.com等视频分享网站，Discuz!官方论坛、水木社区等知名论坛，盛大在线、金山逍遥网等网络游戏网站，豆瓣、人人网、YUPOO相册、金山爱词霸、迅雷在线等新兴Web2.0网站。四层和七层负载均衡负载均衡设备也常被称为四到七层交换机，那补充：所谓四层就是基于IP+端口的负载均衡；七层就是基于URL等应用层信息的负载均衡；同理，还有基于MAC地址的二层负载均衡和基于IP地址的三层负载均衡。换句换说，二层负载均衡会通过一个虚拟MAC地址接收请求，然后再分配到真实的MAC地址；三层负载均衡会通过一个虚拟IP地址接收请求，然后再分配到真实的IP地址；四层通过虚拟IP+端口接收请求，然后再分配到真实的服务器；七层通过虚拟的URL或主机名接收请求，然后再分配到真实的服务器。所谓的四到七层负载均衡，就是在对后台的服务器进行负载均衡时，依据四层的信息或七层的信息来决定怎么样转发流量。比如四层的负载均衡，就是通过发布三层的IP地址（VIP），然后加四层的端口号，来决定哪些流量需要做负载均衡，对需要处理的流量进行NAT处理，转发至后台服务器，并记录下这个TCP或者UDP的流量是由哪台服务器处理的，后续这个连接的所有流量都同样转发到同一台服务器处理。七层的负载均衡，就是在四层的基础上（不能空中楼阁，没有四层是绝对不可能有七层的），再考虑应用层的特征，比如同一个WEB服务器的负载均衡，除了根据VIP加80端口辨别是否需要处理的流量，还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。举个例子，如果你的web服务器分成两组，一组是中文语言的，一组是英文语言的，那么七层负载均衡就可以当用户来访问你的域名时，自动辨别用户语言，然后选择对应的语言服务器组进行负载均衡处理。四层和七层两者到底区别在哪里？负载均衡器通常称为四层交换机或七层交换机。四层交换机主要分析IP层及TCP/UDP层，实现四层流量负载均衡。七层交换机除了支持四层负载均衡以外，还有分析应用层的信息，如HTTP协议URI或Cookie信息。1、负载均衡分为L4switch（四层交换），即在OSI第4层工作，就是TCP层啦。此种LoadBalance不理解应用协议（如HTTP/FTP/MySQL等等）。例子：LVS，F52、另一种叫做L7switch（七层交换），OSI的最高层，应用层。此时，该LoadBalancer能理解应用协议。例子：haproxy，MySQLProxy注意：上面的很多LoadBalancer既可以做四层交换，也可以做七层交换。如果单纯要做HTTP的负载均衡，用haproxy好了。性能很强。另外，F5和Alteon这样的硬件LB是LVS等软件赶不上。技术原理上的区别。所谓四层负载均衡，也就是主要通过报文中的目标地址和端口，再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式，决定最终选择的内部服务器。以常见的TCP为例，负载均衡设备在接收到第一个来自客户端的SYN请求时，即通过上述方式选择一个最佳的服务器，并对报文中目标IP地址进行修改(改为后端服务器IP），直接转发给该服务器。TCP的连接建立，即三次握手是客户端和服务器直接建立的，负载均衡设备只是起到一个类似路由器的转发动作。在某些部署情况下，为保证服务器回包可以正确返回给负载均衡设备，在转发报文的同时可能还会对报文原来的源地址进行修改。所谓七层负载均衡，也称为“内容交换”，也就是主要通过报文中的真正有意义的应用层内容，再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式，决定最终选择的内部服务器。以常见的TCP为例，负载均衡设备如果要根据真正的应用层内容再选择服务器，只能先代理最终的服务器和客户端建立连接(三次握手)后，才可能接受到客户端发送的真正应用层内容的报文，然后再根据该报文中的特定字段，再加上负载均衡设备设置的服务器选择方式，决定最终选择的内部服务器。负载均衡设备在这种情况下，更类似于一个代理服务器。负载均衡和前端的客户端以及后端的服务器会分别建立TCP连接。所以从这个技术原理上来看，七层负载均衡明显的对负载均衡设备的要求更高，处理七层的能力也必然会低于四层模式的部署方式。七层负载均衡应用场景七层应用负载的好处，是使得整个网络更智能化,参考我们之前的另外一篇专门针对HTTP应用的优化的介绍，就可以基本上了解这种方式的优势所在。例如访问一个网站的用户流量，可以通过七层的方式，将对图片类的请求转发到特定的图片服务器并可以使用缓存技术；将对文字类的请求可以转发到特定的文字服务器并可以使用压缩技术。当然这只是七层应用的一个小案例，从技术原理上，这种方式可以对客户端的请求和服务器的响应进行任意意义上的修改，极大的提升了应用系统在网络层的灵活性。很多在后台，(例如Nginx或者Apache)上部署的功能可以前移到负载均衡设备上，例如客户请求中的Header重写，服务器响应中的关键字过滤或者内容插入等功能。另外一个常常被提到功能就是安全性。网络中最常见的SYNFlood攻击，即黑客控制众多源客户端，使用虚假IP地址对同一目标发送SYN攻击，通常这种攻击会大量发送SYN报文，耗尽服务器上的相关资源，以达到DenialofService(DoS)的目的。从技术原理上也可以看出，四层模式下这些SYN攻击都会被转发到后端的服务器上；而七层模式下这些SYN攻击自然在负载均衡设备上就截止，不会影响后台服务器的正常运营。另外负载均衡设备可以在七层层面设定多种策略，过滤特定报文，例如SQLInjection等应用层面的特定攻击手段，从应用层面进一步提高系统整体安全。现在的7层负载均衡，主要还是着重于应用广泛的HTTP协议，所以其应用范围主要是众多的网站或者内部信息平台等基于B/S开发的系统。4层负载均衡则对应其他TCP应用，例如基于C/S开发的ERP等系统。七层应用需要考虑的问题1：是否真的必要，七层应用的确可以提高流量智能化，同时必不可免的带来设备配置复杂，负载均衡压力增高以及故障排查上的复杂性等问题。在设计系统时需要考虑四层七层同时应用的混杂情况。2：是否真的可以提高安全性。例如SYNFlood攻击，七层模式的确将这些流量从服务器屏蔽，但负载均衡设备本身要有强大的抗DDoS能力，否则即使服务器正常而作为中枢调度的负载均衡设备故障也会导致整个应用的崩溃。3：是否有足够的灵活度。七层应用的优势是可以让整个应用的流量智能化，但是负载均衡设备需要提供完善的七层功能，满足客户根据不同情况的基于应用的调度。最简单的一个考核就是能否取代后台Nginx或者Apache等服务器上的调度功能。能够提供一个七层应用开发接口的负载均衡设备，可以让客户根据需求任意设定功能，才真正有可能提供强大的灵活性和智能性。Nginx做七层负载均衡的优点1、高并发连接：官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2～3万并发连接数。2、内存消耗少：在3万并发连接下，开启的10个Nginx进程才消耗150M内存（15M*10=150M）。3、配置文件非常简单：风格跟程序一样通俗易懂。4、成本低廉：Nginx为开源软件，可以免费使用。而购买F5BIG-IP、NetScaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币。5、支持Rewrite重写规则：能够根据域名、URL的不同，将HTTP请求分到不同的后端服务器群组。6、内置的健康检查功能：如果NginxProxy后端的某台Web服务器宕机了，不会影响前端访问。7、节省带宽：支持GZIP压缩，可以添加浏览器本地缓存的Header头。8、稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微。9、支持热部署：不间断服务进行更新。Nginx原理Nginx的负载均衡是一个基于内容和应用的七层交换负载均衡的实现。同样Nginx也是一个Http的服务端。nginx配置负载均衡工作在TCP/IP协议的第七层，即应用层，属于七层负载均衡。七层负载均衡的优势1.通过对HTTP报头的检查，可以检测出HTTP400、500和600系列的错误信息，因而能透明地将连接请求重新定向到另一台服务器，避免应用层故障。2.可根据流经的数据类型（如判断数据包是图像文件、压缩文件或多媒体文件格式等），把数据流量引向相应内容的服务器来处理，增加系统性能。3.能根据连接请求的类型，如是普通文本、图象等静态文档请求，还是asp、cgi等的动态文档请求，把相应的请求引向相应的服务器来处理，提高系统的性能及安全性。Nginx并发能力强的原因在业界，一直流传这样一句话：Nginx抗并发能力强！为什么Nginx抗并发能力强？原因是使用了非阻塞、异步传输阻塞：如apache代理tomcat时，apache开启10个进程，同时处理着10个请求，在tomcat没有返回给apache结果时，apache是不会处理用户发出的第11个请求非阻塞：如nginx代理tomcat时，nginx开启1000个并发，同时处理着1000个请求，在tomcat没有返回给nginx结果时，nginx会依然处理后面用户发给的请求同步传输：比如squid代理tomcat时，浏览器发起请求，然后请求会squid立刻被转到后端服务器，于是在浏览器和后端服务器之间就建立了一个连接。在请求发起到请求完成，这条连接都是一直存在的。异步传输：比如nginx代理tomcat时，浏览器发起请求，请求不会立刻转到后端服务器，而是将请求数据（header）先保存到nginx上，然后nginx再把这个请求发到后端服务器，后端服务器处理完之后把数据返回到nginx上，nginx将数据流发到浏览器。假设用户执行一个上传文件操作，由于用户网速较慢，因此需要花半个小时才能把文件传到服务器。squid的同步代理在用户开始上传后就和后端tomcat建立了连接，半小时后文件上传结束，所以，后端tomcat服务器连接保持了半个小时；而nginx异步代理就是先将数据保存在nginx上，因此仅仅是nginx和用户保持了半小时连接，后端服务器在这半小时内没有为这个请求开启连接，半小时后用户上传结束，nginx才将上传内容发到后端tomcat，nginx和后台之间的带宽是很充裕的，所以只花了一秒钟就将请求发送到了后台，由此可见，后端服务器连接保持了一秒。Nginx负载均衡模块(upstream)nginx配置负载均衡使用的模块是ngx_http_upstream_module，这个模块默认安装，因此不用在编译nginx时做过多配置。相关指令有upstream、server、iphash、keepalive等。Upstream模块是Nginx负载均衡的主要模块，它提供了简单的办法来实现在轮询和客户端IP之间的后端服务器负载均衡,并可以对服务器进行健康检查。upstream并不处理请求，而是通过请求后端服务器得到用户的请求内容。在转发给后端时，默认是轮询，也可以是ip_hash。具体配置参数可以参考nginx配置负载均衡详解这篇文章或者官方文档代理模块（proxy）Proxy为Nginx的代理模块，允许将用户的HTTP请求转发到后端服务器，同时也可以结合upstream模块，达到负载均衡的目的。注：proxy相关功能、指令很多，在此只讲与upstre