从零手写实现 nginx-30-upstream+proxy_pass 反向代理指令介绍

前言

大家好，我是老马。很高兴遇到你。

我们为 java 开发者实现了 java 版本的 nginx

https://github.com/houbb/nginx4j

如果你想知道 servlet 如何处理的，可以参考我的另一个项目：

手写从零实现简易版 tomcat minicat

手写 nginx 系列

如果你对 nginx 原理感兴趣，可以阅读：

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从零手写实现 nginx-30-nginx proxy_pass upstream 指令

从零手写实现 nginx-31-nginx load-balance 负载均衡

nginx 的 upstream+proxy_pass 指令有什么用？

Nginx 的 upstream 和 proxy_pass 指令主要用于反向代理和负载均衡。

我们可以用一个简单的例子来说明它们的作用。

场景

假设你有一个网站，用户访问的是 www.example.com，但你的服务器有三台机器来处理请求，这三台机器的 IP 分别是 192.168.0.1、192.168.0.2 和 192.168.0.3。

你希望 Nginx 能够根据负载情况，将用户的请求均匀地分发到这三台机器上。

配置文件示例

以下是一个 Nginx 配置文件的简化示例，展示了如何使用 upstream 和 proxy_pass 指令：

http {upstream my_backend {server 192.168.0.1;server 192.168.0.2;server 192.168.0.3;}server {listen 80;server_name www.example.com;location / {proxy_pass http://my_backend;}}
}

解读配置

  1. 定义后端服务器组（upstream）：

    upstream my_backend {server 192.168.0.1;server 192.168.0.2;server 192.168.0.3;
}

    在这个部分，我们定义了一个名为 my_backend 的服务器组，包含三台服务器。这就是 upstream 指令的作用：定义一组可以负载均衡的后端服务器。

  2. 配置代理请求（proxy_pass）：

    server {listen 80;server_name www.example.com;location / {proxy_pass http://my_backend;}
}

    在这个部分，我们配置了一个监听在 80 端口的服务器，并指定当用户访问 www.example.com 时，Nginx 会将请求代理到 my_backend 定义的服务器组中。proxy_pass http://my_backend; 这条指令告诉 Nginx，将匹配到的请求（这里是所有路径 /）转发到 my_backend。

简单总结

  • upstream：用来定义一组后端服务器，这些服务器会被 Nginx 用于负载均衡。
  • proxy_pass：用来指定请求的目标地址，可以是单个服务器，也可以是一个 upstream 组。

通过这样的配置，Nginx 就可以将用户的请求分发到不同的后端服务器上，实现负载均衡。

这种配置方式灵活且易于管理，让你可以根据需要轻松扩展或修改服务器组的配置。

nginx 为什么选择 upstream+proxy_pass 这两个名字？

Nginx 选择 upstream 和 proxy_pass 这两个名字，是为了形象地描述它们在请求处理过程中的角色。

让我们用一个通俗易懂的方式来解释它们的名字选择。

Upstream

“Upstream” 的意思是“上游”。想象你正在组织一个农产品的分销网络。

  • 上游：就是农民和农场，他们是最初生产产品的人。
  • 下游：就是超市或市场，他们是最终销售产品给消费者的地方。

在 Nginx 的世界里，“上游”服务器就是那些实际处理和响应请求的后端服务器。

所以，“upstream”这个名字表示这些服务器在请求处理链条中是“上游”的部分，它们是数据和响应的源头。

Proxy Pass

“Proxy” 就是代理。想象你是一个物流公司，负责把农产品从农场运到市场。

  • 代理（proxy）：你作为中介，负责把产品从农场转运到市场。
  • 传递（pass）：你把农产品从农场运到市场。

在 Nginx 中，“proxy_pass”指令就是告诉 Nginx 要把请求传递给谁，就像你告诉物流公司要把货物送到哪个市场一样。

“proxy_pass”表示“代理传递”的意思，它明确了 Nginx 需要将客户端的请求传递到哪个上游服务器。

为什么是 proxy_pass http://my_backend; 而不干脆是 proxy_pass my_backend;?

Nginx 的 proxy_pass 需要指定协议和地址，以确保配置的明确性和灵活性。下面是对这个问题的详细解释。

为什么需要指定协议？

  1. 明确协议类型：http://my_backend 指明了请求应该使用 HTTP 协议进行代理。如果省略协议，如 proxy_pass my_backend;，Nginx 就不知道应该使用 HTTP 还是 HTTPS，或者其他可能的协议。

  2. 一致性和兼容性：Nginx 的 proxy_pass 支持多种协议，比如 HTTP、HTTPS、FastCGI 等。通过显式指定协议，配置文件的可读性和可维护性更好，避免混淆和潜在的配置错误。

如何判断是 upstream 组还是具体 URL？

Nginx 通过以下规则来判断 proxy_pass 是指向 upstream 组还是具体的 URL：

1) 如果 proxy_pass 后面包含协议（如 http:// 或 https://），且不在 upstream 组中Nginx 会将其视为具体的 URL。

2) 否则以 http:// or https:// 开头，则认为是 URL

配置示例

假设有以下配置：

http {upstream my_backend {server 192.168.0.1;server 192.168.0.2;}server {listen 80;server_name www.example.com;location / {proxy_pass http://my_backend;}location /specific {proxy_pass http://192.168.0.3;}location /another {proxy_pass my_backend;  # 这种写法会出错}}
}

解释

  • proxy_pass http://my_backend;：明确地告诉 Nginx 使用 HTTP 协议，将请求代理到名为 my_backend 的 upstream 组。
  • proxy_pass http://192.168.0.3;：明确地告诉 Nginx 使用 HTTP 协议，将请求代理到具体的 URL 192.168.0.3。
  • proxy_pass my_backend;：这种写法是错误的，因为省略了协议，Nginx 不知道如何处理这个指令。

灵活性和明确性

这种设计保证了配置的灵活性和明确性：

  • 通过显式指定协议，避免了误解和错误配置。
  • 保证了配置文件的清晰度，便于管理和维护。

如何判断是否为 upstream 组？

问题

如果有一个 proxy_pass xxx，又改如何判断到底是到 upstream 组，还是具体的 url 呢？

实现

具体的 java 实现：

import java.util.Set;public class ProxyResolver {public static void main(String[] args) {Set<String> upstream = Set.of("upstream1", "upstream2", "upstream3");String proxy = "http://upstream1"; // 示例输入String result = resolveProxy(proxy, upstream);System.out.println("Resolved to: " + result);}public static String resolveProxy(String proxy, Set<String> upstream) {// 先检查是否是具体的 URLif (proxy.startsWith("http://") || proxy.startsWith("https://")) {// 如果是具体的 URL，判断是否在 upstream 中String potentialUpstream = proxy.substring(proxy.indexOf("//") + 2);if (upstream.contains(potentialUpstream)) {return "Upstream: " + potentialUpstream;} else {return "URL: " + proxy;}} else if (upstream.contains(proxy)) {// 如果不是具体的 URL，直接判断是否在 upstream 中return "Upstream: " + proxy;} else {// 默认情况，无法判断的情况return "Unknown: " + proxy;}}
}

小结

Nginx 的 upstream 和 proxy_pass 指令用于实现反向代理和负载均衡，简单总结如下：

  1. Upstream：定义了一组后端服务器，每个服务器可以处理请求。这些服务器可以是物理服务器的地址或者其他可访问的网络位置。Upstream 为 Nginx 提供了一个管理和分发请求的目标列表。

  2. Proxy Pass：指示 Nginx 将客户端的请求代理到指定的后端服务器组（upstream）或者具体的服务器地址。它告诉 Nginx 如何转发请求，并且可以指定不同的路径和条件来匹配不同的后端处理逻辑。

通过这两个指令，Nginx 可以实现高效的负载均衡和反向代理，从而提升网站或应用程序的性能、可靠性和扩展性。

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