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Nginx处理HTTP请求的流程如图4-4所示。
图4-4 Nginx处理HTTP请求流程图
注意
通常一个连接建立好后，会读取一行数据，并分析出请求行中包含的method、uri、http_version等信息。然后再一行一行处理请求头，并根据请求method与请求头的信息来决定是否有请求体以及请求体的长度，然后再去读取请求体。得到请求后，处理该请求并输出相应的数据，再生成响应行、响应头以及响应体。在将响应发送给客户端之后，一个完整的请求就处理完了。
负载均衡的作用如下：
1）转发功能：按照一定的算法（默认为轮询），将客户端请求转发到不同应用服务器上，以减轻单个服务器压力，提高系统并发量。
2）故障移除：通过心跳检测的方式，判断应用服务器当前是否可以正常工作，如果服务器宕掉，自动将请求发送到其他应用服务器。
3）恢复添加：如检测到发生故障的应用服务器，则自动将恢复工作添加到处理用户请求队伍中。
正向代理通常简称为代理，是指在用户无法正常访问外部资源时，通过代理的方式，让用户绕过防火墙，从而连接到目标网络或者服务。例如，用户不能访问zachary.sh.cn，但能访问代理服务器AS，而代理服务器AS能访问zachary.sh.cn，故可以先连接代理服务器AS，通过AS获取zachary.sh.cn的内容。正向代理服务器是一个位于客户端和原始服务器之间的服务器。为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标（原始服务器），然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。
正向代理访问zachary.sh.cn的过程，如图4-5所示。其中，目标服务器无法正常访问到zachary.sh.cn服务器，目标服务器和zachary.sh.cn服务器之间有防火墙，但目标服务器可访问代理服务器AS，由于AS和zachary.sh.cn服务器相通，所以可通过AS获取内容返回目标服务器。
反向代理是指用代理服务器来接收Internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给Internet上请求连接的客户端的过程。此时，代理服务器对外就表现为一个服务器。例如，客户端访问http://zachary.sh.cn/demo，但是zachary.sh.cn上不存在demo页面，于是zachary.sh.cn反向代理到其他服务器读取到demo页面，然后将其作为自己的内容返回给用户，用户此时并不知道内容不是zachary.sh.cn的。
图4-5 Nginx正向代理流程图
反向代理服务器对于客户端而言是原始服务器，客户端向反向代理的命名空间中的内容发送普通请求，由反向代理服务器判断向何处（原始服务器）转交请求，并将获得的内容返回给客户端。
反向代理访问zachary.sh.cn的过程，如图4-6所示。
图4-6 Nginx反向代理流程图
如图4-6所示，zachary.sh.cn服务器上没有demo相关页面，于是zachary.sh.cn服务器反向代理到Static服务器上并返回页面相关信息。工作流程如下：
1）用户通过域名发出访问Web服务器的请求，该域名被DNS服务器解析为反向代理服务器的IP地址；
2）反向代理服务器接受用户的请求；
3）反向代理服务器在本地缓存中查找请求的内容，找到后直接把内容发送给用户；
4）如果本地缓存里没有用户所请求的信息内容，反向代理服务器会代替用户向源服务器请求同样的信息内容，并把信息内容发给用户。如果信息内容是在本地缓存中，则还会把它保存到缓存中。
代理服务器只用于代理内部网络对Internet外部网络的连接请求，客户机必须指定代理服务器，并将本来要直接发送到Web服务器上的HTTP请求发送到代理服务器中。不支持外部网络对内部网络的连接请求，因为内部网络对外部网络是不可见的。一个代理服务器若能够代理外部网络上的主机访问内部网络时，这种代理服务的方式就称为反向代理服务。此时代理服务器对外就表现为一个Web服务器，外部网络就可以简单把它当作一个标准的Web服务器而不需要特定的配置。不同之处在于，这个服务器没有保存任何网页的真实数据，所有的静态网页或者CGI程序都保存在内部的Web服务器上。因此对反向代理服务器的攻击并不会使得网页信息遭到破坏，这样就提高了Web服务器的安全性。
在介绍动静分离之前，需先了解动态和静态。所谓动态，指的是需更新编译处理的资源，如JSP/PHP。相对由服务端编程语言实现的页面，这种页面需要在服务端动态处理。所谓静态，指的是不需要更新编译的资源，如CSS/JSS/HTML等。
Nginx实现动静分离：在利用反向代理的过程中，Nginx会判断是否是静态的资源，如果是，则直接从Nginx发布的路径去读取，而不需要从后端服务器获取。
动静分离优势：充分利用服务器资源，减少不必要的请求，减少后端服务器的压力，快速提高页面加载速度。
Nginx实现动静分离的方法如代清单码4-6所示。
location / {
root /root; #定义服务器的默认网站根目录位置
index index.html index.htm; #定义首页索引文件的名称
}
# 定义错误提示页面
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root /root;
}
#静态文件，Nginx自己处理
location ~ ^/(images|javascript|js|css|flash|media|static)/ {
root /zachary/shop;
#过期5天
expires 5d;
}
当浏览器请求获取静态资源时，若浏览器请求的响应状态码为304，其表示从缓存中获取静态资源，而Nginx可以对静态资源进行缓存，则当下次浏览器再请求静态资源时，如资源未变更，后续请求会从浏览器缓存中读取加载。
注意
浏览器获取静态资源不请求后端服务器，从而达到动静分离的效果。
upstream机制提供了负载均衡的功能，可以将请求负载分担到集群服务器的某个服务器上面。它的工作流程如下：
1）分析客户端请求报文，构建发往上游服务器的请求报文；
2）调用ngx_http_upstream_init开始与上游服务器建立TCP连接；
3）发送在第一步中组建的请求报文；
4）接收来自上游服务器的响应头并进行解析，之后往下游转发；
5）接收来自上游服务器的相应体，并进行转发。
注意
upstream机制允许开发人员自己设定相应的处理方式，来达到自己的目的。
upstream支持6种负载分配方式，前三种为Nginx原生支持的分配方式，后三种为第三方支持的分配方式。
1. Nginx轮询
轮询是upstream的默认分配方式，即每个请求按照时间顺序轮流分配到不同的后端服务器，如果某个后端服务器宕掉后，则能自动将其剔除，剩下的继续轮询。Niginx轮询实现如代码清单4-7所示。
upstream zachary.sh.cn {
server 192.168.1.10:8081;
server 192.168.1.11:8081;
}
Nginx轮询代理示意如图4-7所示。
图4-7 Nginx/upstream轮询代理图
2. Nginx权重
权重是轮询的加强版，即在轮询的基础上还可以指定轮询比率，weight和访问概率成正比，主要应用于应用服务器性能不均的情况。Nginx权重实现如代码清单4-8所示，这里192.168.1.11的访问比例是192.168.1.10的两倍。
upstream zachary.sh.cn {
server 192.168.1.10:8081 weight=1;
server 192.168.1.11:8081 weight=2;
}
Nginx权重代理示意如图4-8所示。
图4-8 Nginx/upstream权重代理图
3. Nginx ip_hash
ip_hash即每个请求会按照访问IP的hash值分配，这样同一客户端连续的Web请求都会被分发到同一服务器进行处理，可以解决session的问题。如果服务器宕掉，则能自动将其剔除，如代码清单4-9所示。
upstream zachary.sh.cn {
ip_hash
server 192.168.1.10:8081;
server 192.168.1.11:8081;
}
Nginx ip_hash的代理示意如图4-9所示。
图4-9 Nginx/upstream ip_hash代理图
4. Nginx fair
fair即按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配，如代码清单4-10所示。
upstream zachary.sh.cn {
server 192.168.1.10:8081;
server 192.168.1.11:8081;
fair;
}
Nginx fair的代理示意如图4-10所示。
图4-10 Nginx/upstream fair代理图
5. Nginx url_hash
url_hash与ip_hash类似，但是其按照访问URL的hash结果来分配请求，使得每个URL定向到同一个后端服务器，主要应用于后端服务器为缓存时的场景中，如代码清单4-11所示。
upstream zachary.sh.cn {
server 192.168.1.10:8081;
server 192.168.1.11:8081;
hash $request_uri;
hash_method crc32;
}
6. Nginx least_conn
least_conn把请求转发给连接数较少的后端服务器，如代码清单4-12所示。
upstream zachary.sh.cn {
least_conn; #把请求转发给连接数较少的后端服务器
server 192.168.1.10:8081;
server 192.168.1.11:8081;
}
Nginx least_conn的代理示意如图4-11所示。
图4-11 Nginx/upstream ip_hash代理图