nginx的前世今生（三）

高手对决：武林盟主之路

1.不败之地，高可用江湖

技术角度讲，高可用（High Availability, HA）是指系统或服务能够在预定的时间内，以极高的概率持续提供服务的能力。具体来说，这通常涉及到系统的架构设计、容错处理、备份与恢复机制等，以确保即便在部分组件发生故障的情况下，整体服务依然能够不间断运行。衡量高可用性的常见指标包括平均无故障时间（MTBF）和平均修复时间（MTTR），以及系统的故障切换速度。

通俗来讲，高可用就像是一个永远不会累的超级员工，无论遇到什么问题，比如生病（系统故障）、休假（维护）或者临时有事（升级），都能迅速找到替班同事（备用系统）顶上，保证工作（服务）一刻不停，客户（用户）完全感受不到任何中断。

主备双剑合璧，集群如影随形

在线部署Nginx时，如果采用单个节点的方式，可能会遇到各种意外情况，如系统异常、程序崩溃、服务器断电等。这些问题会导致Nginx无法正常工作，从而影响整个系统的稳定性和可用性。为了保障系统的正常运行，我们需要考虑实现Nginx的高可用性。

为了提高Nginx的高可用性，可以采取以下措施：

使用负载均衡器：通过在Nginx前面添加负载均衡器，可以将流量均衡地分发到多个Nginx节点上，从而实现高可用性。
使用集群部署：将多个Nginx节点组成一个集群，通过集群管理软件实现自动故障转移和负载均衡，确保即使某个节点宕机，系统仍然可以正常工作。
使用监控和告警系统：及时监控Nginx节点的运行状态，当发现异常时及时报警并进行处理，以保障系统的稳定性和可用性。
定期备份和恢复：定期对Nginx配置文件和数据进行备份，以防止数据丢失或损坏，确保系统可以快速恢复。

心跳不止，Keepalived护航，江湖永续

实现高可用的方案实例：

Keepalived + Nginx 双机热备：使用 Keepalived 实现虚拟IP(VIP)漂移，主Nginx服务器故障时，VIP自动转移到备用Nginx服务器，实现无缝切换。
Nginx + Upstream 模块：配置 Upstream 模块，定义后端服务器池，并使用健康检查机制监控各服务器状态，自动剔除故障节点。
分布式部署：在多个地理位置部署Nginx服务器，通过DNS轮询或全局负载均衡器(GSLB)实现跨地域的高可用性。
自动化运维工具：集成Ansible、Terraform等工具自动化部署、配置更新和监控，确保快速响应故障和配置变更。

本尊今日重点描述一下通过keepalived的VIP机制来实现Nginx的高可用性。在这里，VIP并不是指会员，而是指Virtual IP，即虚拟IP。通过keepalived的VIP机制，可以实现在多个Nginx节点之间自动切换虚拟IP，确保即使某个节点发生故障，其他节点可以接管虚拟IP，从而保证系统的持续可用性。这种方式可以有效地提高Nginx的高可用性，让系统更加稳定可靠。

Keepalived + Nginx 双机热备概念

Keepalived：一款常用的高可用性(HA)软件，通过VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) 协议来实现虚拟IP地址的管理与故障转移。
Nginx：一个高性能的HTTP和反向代理服务器，常用于负载均衡和静态内容服务。

1. 安装Keepalived 和 Nginx

在两台服务器上（假设为主服务器Master和备用服务器Backup）安装Nginx和Keepalived。通常使用包管理器如apt-get或yum安装。

2. 配置Nginx

在两台服务器上配置Nginx以提供相同的服务。确保两台服务器上的Nginx配置相同，包括网站内容、日志配置等。

3. 配置Keepalived

在两台服务器上分别配置Keepalived，主要修改/etc/keepalived/keepalived.conf文件。

主服务器（Master）配置示例

vrrp_instance VI_1 {state MASTERinterface eth0 # 网卡接口virtual_router_id 51priority 100advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass password}virtual_ipaddress {192.168.1.100 # VIP}track_interface {eth0}
}

备用服务器（Backup）配置示例：

vrrp_instance VI_1 {state BACKUPinterface eth0virtual_router_id 51priority 90advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass password}virtual_ipaddress {192.168.1.x}track_interface {eth0}
}

注意，两台服务器的virtual_router_id必须相同，且Master的priority高于Backup。

健康检查脚本（可选）

如果需要更精细的健康检查，可以在Keepalived配置中加入自定义脚本检查Nginx状态。例如，创建一个check_nginx_alive.sh脚本，并在Keepalived配置中引用。

启动服务并测试

在两台服务器上启动Keepalived和Nginx服务。
使用systemctl start keepalived和systemctl start nginx命令。
测试故障转移：关闭主服务器上的Nginx或整个系统，观察VIP是否自动转移到备用服务器，以及流量是否随之切换。

2.洞察秋毫，调优问天

监控如眼，洞悉性能命脉

Nginx 是一款开源的、高性能的 Web 服务器和反向代理服务器软件，它像是一位“轻量级拳王”，在资源效率和处理能力上找到了完美的平衡点，以其敏捷和强大的并发处理能力驰骋于互联网的高速路上。

正所谓“工欲善其事，必先利其器”，虽然Nginx本身具备优秀的性能和稳定性，但为了确保其持续高效运行，最大化利用其潜能，并及时发现和解决问题，实施有效的监控措施是必不可少的。通过监控，不仅可以实时了解Nginx的运行状态、资源占用、请求处理能力等关键指标，还能在遇到性能瓶颈或异常情况时迅速响应，进行调优或故障排除。因此，为Nginx配备一套完善的监控系统，就如同为高性能赛车装备了精准的仪表盘和预警系统，使其在复杂多变的网络环境中更加游刃有余，进一步彰显其作为高性能Web服务器的卓越风范。Nginx 的性能监控是确保其高效运行和及时发现潜在问题的关键。Nginx 提供了多种监控方式和指标，主要可以通过以下几个方面进行：

1.自身模块配置：ngx_http_stub_status_module

Nginx 自带的 ngx_http_stub_status_module 是最基础也是最直接的性能监控模块。它能提供一些核心的活跃状态指标，包括但不限于：

Accepts：服务器总的接收连接数。
Handled：成功处理的连接数。
Requests：总的请求数。
Active：当前活动的连接数。
Reading：正在读取请求头的连接数。
Writing：正在向客户端写回响应的连接数。
Waiting：正在等待服务器处理的连接数。

server {listen 80;server_name example.com;location /nginx_status {stub_status on;access_log off;allow 127.0.0.1; # 允许本地访问监控页面deny all; # 拒绝其他所有IP访问}

PS:

这里需要注意一下，ngx_http_stub_status_module，如果想要应用，其实是需要在编译中指定该模块的。

ngx_http_stub_status_module 是 Nginx 的一个内置模块，用于提供关于 Nginx 服务器状态的基本信息。这个模块并非默认启用，需要在编译 Nginx 时通过配置选项指定加载。关于该模块的版本限制：

一般情况下，ngx_http_stub_status_module 随 Nginx 主版本一同发布和更新，意味着只要使用的是 Nginx 的官方稳定版本，都应当支持该模块的配置和使用。
特定版本要求：虽然大多数现代 Nginx 版本都包含此模块，但在非常老的 Nginx 版本中可能没有该模块，或者模块的功能相比新版本有所差异。因此，对于非常特定的旧版本需求，最好查阅对应版本的 Nginx 文档或源代码确认。
编译时启用：无论哪个支持此模块的 Nginx 版本，都需要在编译安装时通过 --with-http_stub_status_module 选项来明确启用它。如果你使用的是预编译的二进制包（如某些Linux发行版的软件仓库提供的），则需要确认该包是否已包含此模块。

那么提到编译，其实近期有小伙伴就面临这个问题，因为开发环境是国产化环境，面临部署的问题，这就需要源码包进行编译了，凯叔呢也贴心的送上编译相关的信息，还是那样，其实不管哪一块，深挖的话都是值得考究的，我呢也就是抛砖引玉，纯纯科普，还请各位大侠见谅本人的知识浅薄。

Linux，龙芯平台编译Nginx

安装依赖：首先，确保系统中安装了必要的依赖包，如GCC、PCRE、zlib和OpenSSL。这可以通过包管理器完成，例如在Ubuntu上可以执行：

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential libpcre3-dev zlib1g-dev libssl-dev

下载Nginx源码：从Nginx官方网站下载最新稳定版源码压缩包，或使用wget命令直接下载。

wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
tar xzf nginx-1.18.0.tar.gz
cd nginx-1.18.0

配置编译：使用./configure命令来配置编译选项

./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module

这里--prefix指定安装路径，--with-http_ssl_module表示启用SSL支持。

编译与安装：

make
sudo make instal

最后找到你编译后的路径，启动就可以了

不过这里需要注意一下，龙芯编译的时候，其实面临着“交叉编译工具链”的安装，其实主要跟他的架构有关，这些软件的编译，其实还应该找具体的运维操作，毕竟术业有专攻，五根手指头还都不一样长呢，你说是不？

2.日志监控

Nginx 的访问日志和错误日志同样是非常重要的性能和问题排查来源。通过分析日志，可以发现请求模式、错误频率等问题。

http {access_log /var/log/nginx/access.log combined;error_log /var/log/nginx/error.log warn;
}

3.第三方工具和系统

Zabbix、Prometheus、Grafana：这些工具可以集成 Nginx 的监控指标，提供图形化界面展示和报警机制。
Nginx Amplify：Nginx 官方提供的监控和分析平台，提供详尽的性能报告和建议。
Telegraf + InfluxDB + Grafana：收集日志和指标，存储在数据库中，并通过图表展示。

scrape_configs:- job_name: 'nginx_exporter'static_configs:- targets: ['localhost:9113'] # 假设 Nginx Exporter 监听在此端口

4.性能测试工具

使用如 ab（Apache Benchmark）、wrk、JMeter 等工具模拟高并发请求，对 Nginx 服务器进行压力测试，以评估其性能极限和稳定性。

5. 系统层面监控

监控服务器的CPU、内存、磁盘I/O、网络等资源使用情况，因为这些都会直接影响到 Nginx 的性能表现。可以使用 top、htop、vmstat、iostat 等命令或集成监控系统（如 Nagios、Zabbix）进行监控。

调优似剑，削铁如泥，精益求精

说到性能监控，就不得不提到性能的调优。

1.开启长连接（Keepalive）

长连接可以减少客户端与服务器之间的TCP握手次数，提高响应速度和减少资源消耗。

在 Nginx 的 http 块中调整如下参数：

http {keepalive_timeout 120s; # 客户端连接超时时间，单位为秒keepalive_requests 10000; # 一个长连接上可以处理的最大请求数量
}

2. 零拷贝技术

Nginx 支持使用 sendfile 和 tcp_nopush 选项来启用零拷贝技术，直接将文件从磁盘复制到网络套接字，减少数据复制，提高文件传输效率。

http {sendfile on; # 开启sendfile支持tcp_nopush on; # 对于不完整的响应体，延迟发送直到完整或达到设定的缓冲区大小
}

3. 工作进程数（Worker Processes）

合理设置工作进程数可以充分利用多核CPU资源。一般建议设置为CPU核心数。

worker_processes auto; # 自动检测CPU核心数并设置为相应数量

4. 最大连接数（Worker Connections）

调整每个工作进程能够同时处理的最大连接数，依据服务器资源状况调整。

events {worker_connections 1024; # 每个工作进程的最大连接数use epoll; # 对于Linux系统，使用epoll事件模型以提高效率
}

5. 缓冲区调整

优化缓冲区大小可以减少IO操作，提高性能。

http {client_body_buffer_size 128k; # 客户端请求主体的缓冲区大小proxy_buffer_size 4k; # 代理请求的初始缓冲区大小proxy_buffers 4 32k; # 代理请求的缓冲区数量和大小
}

6. 负载均衡算法优化

选择合适的负载均衡算法（如轮询、最少连接等），并适当配置后端服务器的健康检查。

http {upstream backend {least_conn; # 使用最少连接数的负载均衡算法server backend1.example.com;server backend2.example.com;server backend3.example.com;}
}

7. 日志优化

减少日志级别或使用缓冲写入可以减少磁盘IO负担。

error_log /var/log/nginx/error.log warn; # 降低日志级别
access_log /var/log/nginx/access.log combined buffer=16k; # 缓冲写入日志

8. 开启Gzip压缩

压缩响应体可以减少网络传输的数据量，加快页面加载速度。

http {gzip on;gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
}