C05S06-Nginx的内置变量和代理

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一、常见内置变量

内置变量	说明
$uri	请求的URL，不包括主机和参数
$request_uri	请求的URL，包括主机和参数
$host	请求的主机名
$http_user_agent	客户端信息，浏览器和操作系统
$remote_addr	客户端IP地址
$remote_port	客户端端口
$server_addr	服务端IP地址
$server_port	服务端端口
$request_method	请求方式
$scheme	请求协议
$request_filename	请求的资源路径
$doucument_root	请求的资源根目录
X-Real-IP	客户端的真实IP地址
X-Forwarded-For	客户端IP地址和代理IP地址

二、代理

代理是客户端和服务端的中间人，客户端通过代理访问服务端。代理又分为正向代理和反向代理。从网络参考模型的角度来看，正向代理属于七层代理，反向代理包括四层代理和七层代理。

四层代理和七层代理的区别：

四层代理是基于TCP的代理转发，基于IP地址和端口的形式实现代理。四层代理无法获取HTTP请求中的URL信息，只能进行数据转发。四层代理是由内核进行转发，速度更快。
七层代理是基于HTTP的代理转发，可以处理HTTP的请求和响应，收到HTTP请求后，会根据代理方式将HTTP请求转发到服务端。可以对HTTP请求进行分析、处理，对请求内容做路由、流量控制、内容过滤等。七层代理是基于应用层代、用户态处理，速度较慢，但是更加安全可靠。

目前能够同时进行四层代理和七层代理的应用只有Nginx、Haproxy。

1. 正向代理

正向代理需要对请求进行处理，属于七层代理。正向代理是面向客户端的，代理客户端、隐藏客户端。客户端想要访问网页，但是无法直接访问，可以通过正向代理访问。服务端只知道代理IP地址，不知道客户端IP地址；客户端知道代理和服务端的IP地址。

1.1 固定地址正向代理

新增一个Nginx的server模块，具体配置如下。

server {
    listen 8888;
    server_name localhost;
    # 设置DNS解析地址
    resolver 218.2.135.1 valid=300 ipv6=off;
    # 设置解析服务超时时间
    resolver_timeout 3s;
    # 设置代理服务器读取数据超时时间
    proxy_read_timeout 30s;
    # 设置代理服务器发送数据超时时间
    proxy_send_timeout 30s;
    # 设置代理服务器连接服务端超时时间
    proxy_connect_timeout 30s;

    # 固定代理地址
    set $url "www.baidu.com";
    location / {
        # 请求转发
        proxy_pass http://$url;
        # 正向代理缓存配置
        # 设置缓冲区的个数和单个大小
        proxy_buffers 256 4k;
        # 不保存响应数据的临时文件，防止文件过多
        proxy_max_temp_file_size 0;
        # 状态码是200和302的缓存有效期是1分钟
        proxy_cache_valid 200 302 1m;
        # 状态码是301的缓存有效期是1小时
        proxy_cache_valid 301 1h;
        # 其他状态码的缓存有效期是1分钟
        proxy_cache_valid any 1m;
    }
}

保存文件后，检查配置语法是否存在问题，重启Nginx服务。
```
nginx -t
systemctl restart nginx
```
在主机的浏览器中输入本机IP和端口，或者使用curl命令获取网页，查看是否实现正向代理。
```
curl 192.168.1.128:8888
```

1.2 变化地址正向代理

新增一个Nginx的server模块，具体配置如下。

server {
    listen 8889;
    resolver 218.2.135.1;
    resolver_timeout 3s;
    
    location / {
        # 自动设置代理的请求地址
        proxy_pass $scheme://$http_host$request_uri;
        # 在请求头中传递客户端的host信息
        proxy_set_header Host $http_host;
        # 设置客户端请求中包含真实IP地址
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        # 设置客户端经过的代理地址
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        # 传递客户端请求的协议信息
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
        # 传递客户端的主机名
        proxy_set_header X-Forwarded-Host $host;
        # 传递客户端的请求端口
        proxy_set_header X-Forwarded-Port $server_port;

        proxy_buffers 256 4k;
        proxy_max_temp_file_size 0;
        proxy_cache_valid 200 302 1m;
        proxy_cache_valid 301 1h;
        proxy_cache_valid any 1m;
    }
}

保存文件后，检查配置语法是否存在问题，重启Nginx服务。
```
nginx -t
systemctl restart nginx
```
使用curl命令通过传参的方式获取网页，查看是否实现正向代理。
```
# curl -x 代理URL 目标URL
curl -x 192.168.1.128:8889 www.baidu.com
```

2. 反向代理

反向代理包含四层代理和七层代理，代理服务端、隐藏服务端。客户端向代理发起请求，代理根据一定的策略（负载）将请求发送到服务端。客户端不知道请求的服务端具体IP，代理服务器隐藏了服务端具体的IP地址。

负载均衡是一种流量分发机制，根据算法将流量分发到不同的后端服务器，以实现服务端的高可用，也就是备灾。

负载均衡的常见算法：

轮询：负载均衡默认算法，会将请求轮流分发给后端服务器，适用于后端服务器处理能力相近时。
加权轮询：根据后端服务器的处理能力赋予不同的权重，处理能力高的服务器权重高，处理能力低的服务器权重低。流量高峰时期可以实现流量分发优化，适用于后端服务器处理能力差异大时。
IP Hash：请求后端服务器，会使用Hash算法计算出IP地址的Hash值，然后再把请求发送到对应的后端服务器。如果客户端IP地址一致，下一次的请求会再次发送到对应的服务端，保证会话的稳定。因此要实现会话保持可以使用ip Hash算法。
最小链接数：将请求发送到当前连接较少的后端服务器，这种算法适用于后端服务器处理任务耗时不同的情况，可以有效避免请求集中在处理能力更强的后端服务器。
URL Hash：根据URL路径来计算Hash值，请求的URL路径相同，客户端的请求会被发送到同一台服务器上。

负载均衡的特点：

根据算法将流量分发给不同的后端服务器。
客户端访问的是代理地址，响应也是来自代理服务器。
客户端不了解后端服务器情况，不知道具体的IP地址。
提高了安全性，后端服务器是隐藏的。
负载均衡是有缓存的，可以直接访问缓存，提高响应速度。

2.1 七层反向代理

七层反向代理使用upstream语法，配置在http模块中，进行请求中的HTTP处理。

轮询基本配置。

在http模块中定义一个upstream模块，然后在location模块调用。轮询是负载均衡的默认策略，可以不用进行设置。

upstream backend {
    server 192.168.1.129;
    server 192.168.1.130;
}

location / {
    root   html;
    index  index.html index.htm;
    proxy_pass  http://backend;
}

加权轮询基本配置。

在http模块中定义一个upstream模块，然后在location模块调用。通过weight设置权重。

upstream backend {
    server 192.168.1.129 weight=3;
    server 192.168.1.130 weight=1;
}

location / {
    root   html;
    index  index.html index.htm;
    proxy_pass  http://backend;
}

IP Hash基本配置。

在http模块中定义一个upstream模块，然后在location模块调用。使用ip_hash开启IP Hash策略。

upstream backend {
    ip_hash;
    server 192.168.1.129;
    server 192.168.1.130;
}

location / {
    root   html;
    index  index.html index.htm;
    proxy_pass  http://backend;
}

最小连接数基本配置。

在http模块中定义一个upstream模块，然后在location模块调用。使用least_conn开启最小连接数策略，通常还会和权重weight搭配使用。

upstream backend {
    least_conn;
    server 192.168.1.129 weight=3;
    server 192.168.1.130 weight=2;
}

location / {
    root   html;
    index  index.html index.htm;
    proxy_pass  http://backend;
}

URL Hash基本配置。

在http模块中定义一个upstream模块，然后在location模块调用。使用hash设置根据URL路径计算hash值。

upstream backend {
    hash $request_uri;
    server 192.168.1.129;
    server 192.168.1.130;
}

location / {
    root   html;
    index  index.html index.htm;
    proxy_pass  http://backend;
}

2.2 四层反向代理

四层反向代理使用stream语法，配置全局模块中。用于流量的转发，不涉及请求的处理，所以只允许轮询、加权轮询和最小连接数等策略。

在配置文件的全局模块中新增一个stream模块，其中包括upstream模块和server模块。需要注意的是端口号不能够和http模块中的server模块设置的端口号相同，否则会产生端口占用，导致Nginx服务无法正常启动。

轮询基本配置。

stream {
    upstream backend {
        server 192.168.1.129:80;
        server 192.168.1.130:80;
    }
    
    server {
        listen 81;
        proxy_pass backend;
    }
}

加权轮询基本配置。

stream {
    upstream backend {
        server 192.168.1.129:80 weight=3;
        server 192.168.1.130:80 weight=1;
    }
    
    server {
        listen 81;
        proxy_pass backend;
    }
}

最小连接数基本配置。

stream {
    upstream backend {
    	least_conn;
        server 192.168.1.129:80;
        server 192.168.1.130:80;
    }
    
    server {
        listen 81;
        proxy_pass backend;
    }
}