基于linux_nginx_反向代理服務器的應用研究_畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 月的第二個維護版本， LTS表示將提供長達 5 年的安全和更新支持。 nginx nginx[4]是由俄羅斯人 Igor Sysoev 編寫的一款高 性能的反向代理和 Web服務器軟件。在 Linux（ 內核 ） 、 FreeBSD 和 Solaris 10 中分別可以使用epoll、 kqueue 和 eventport 作為網絡 I/O 模型。它具有高并發連接的特點，官方稱其可以達到 50000 個，但是即便這樣，它在 CPU、內存占用方面卻是非常的低，而且其穩定性也相當的好。 5 月初 nginx[5]發布了 版本，這意味著歷時達 9 年之久 的 nginx 開 3 發 已經正式邁入了新的階段 。 本次 論文設計 采用 的是 最新穩定版 。 反向代理 反向代理是相對于正向代理來說的。正向代理就是 PC 機連接 Inter時要通過 代理服務器， PC 機把 Web 請求發送給代理服務器，由代理服務器連接 Inter。而反向代理服務器則恰恰相反，反向代理服務器代理的對象是 后端服務器，由前端代理服務器接受 Inter 請求，并將這些請求轉發 給后端服務器。同時把后端服務器的結果返回給 PC 端。對于外部網絡來說，反向代理服務器 和它代理的服務器 表現為一個服務器。 Discuz! X Discuz! X [6]是康盛公司（ Comsenz）推出的一個以社區為基礎的專業建站平臺，讓論壇（ BBS）、社交網絡（ SNS）、門戶 （ Portal）、群組（ Group）、開放平臺（ Open Platform）應用充分融合于一體，幫助網站實現一站式服務。本論文采用的是 UTF8 版本。這款產品本身是免費的，收費的是它的服務。借鑒這種模式，它已經發展成為國內同類產品中的第一品牌。 XAMPP XAMPP 是由 Apache friends 網站開發的，其中 X 表示其支持 Linux、Windows、 Mac OS X、 Solaris 等 多種 平臺。它提供了一個良好的開發環境，主要是用于網站開發者測試使用，但 同樣可以 用于實際的生產環境，但要根據實際情況 關閉不需要的功能模塊 ，并進行相應的安全設置 。它默認包含了很多 服務器 組件，在本論文中 的所有后端服務器均用此軟件部署。 4 Apache Apache[7]服務器是一種開放源代碼的 HTTP 服務器，支持多種操作系統平臺，目前是最流行的 WWW 服務器軟件之一。它是 相當優秀和經典的 Web服務器， 本次設計中需要 開啟 對 PHP 的支持 。 MySQL MySQL[7]是一個 開源的 小型關系型 數據庫軟件， 具有多平臺支持和移植性強的特點，同時 擁有良好的性能 。 phpMyAdmin 用 PHP 開發的 MySQL Web 管理軟件，幾乎囊括了 MySQL 所有的功能實現。使 用十分方便， 只要登錄頁面就可操作，即便沒有接觸過數據庫的人也可是使用。 FileZilla FileZilla 是一款優秀的 FTP 服務器，它性能優異、配置簡單，而且功能相比于其他 FTP 服務器一點也不遜色。 ApacheBench ApacheBench 是 Apache 服務器的一款執行效率測試軟件。可以針對一個 URL 模擬出連續的連接請求，通過在命令行中賦予不同的選項和值，可以仿真不同壓力的訪問請求，這樣就可以根據其反饋結果和服務器端的表現來進行適當的配置調整。 5 3 系統的需求分析、可行性 分析和總體設計 需求分析 本設計搭建的平臺是 Discuz! X，主要是為其提供運行的環境，并在各方面進行優化。重點需要實現以下幾個方面： 反向代理和負載均衡：通過前端服務器代理后端服務器集群，實現負載的均衡分配。 靜態數據緩存：在網絡數據傳輸的過程中，網站的靜態數據可以通過定期緩存到前端代理服務器的方式大大的減少前端服務器與后端服務器的數據通信流量。 會話保持：用戶輸入自己的賬戶和密碼后登陸，其實是定位到了服務器集群中的某一臺。如果用戶刷新，遵照負載均衡的輪詢規則，用戶就被指引到了另外一臺服務器，需要重新登 陸。這樣不僅用戶麻煩，而且會無形中加大服務器的負擔，所以要把一個用戶定位到一個服務器上不變。 Web 和數據庫的分離：隨著數據的增加，需要把數據庫和 Web 分離出來，由獨立的一臺服務器提供數據庫服務，從而提高整個集群系統的性能。 Web 和靜態附件的分離：由于靜態附件的體積較大和文件繁多，使得附件的傳輸和管理成為 Web 服務器高速運行的瓶頸。如果把靜態附件分離出來，不僅可以大大減輕 Web 壓力，還能提高附件上行和下行的效率。 可行性分析 針對需求分析，進行以下可行性分析。 6 技術實現可行性分析 通過 nginx 的 模塊的反向代理和負載均衡功能解決相應的問題，啟用 ip_hash 實現會話保持。對于靜態數據緩存可在 nginx 的 server 模塊中加入相應的緩存設置。 通過分別部署 Discuz !X Web 服務器，并設置其連接遠程數據庫服務器實現 Web 和數據庫分離。通過啟用 Discuz !X 的遠程附件功能，并搭建 FTP服務器實現靜態附件分離。 經濟可行性分析 本論文設計全部采用開放源代碼的免費軟件，不僅節約了成本，而且可以很好的利用開源軟件的二次開發特性，在實際生產部署中，可以根據需要加入自己編寫的功能模塊。 系統總體設計 總 體設計主要從網絡拓撲圖、層次結構圖兩個方面來介紹。 7 負載均衡系統的拓撲圖 圖 1 拓撲圖 如圖 1 所示，服務器集群系統分為 3 臺 Web 服務器， 1 臺 FTP 服務器，1 臺數據庫服務器和它們的 nginx 前端反向代理服務器。測試機使用 3 臺，是為了具體實施時進行實時性測試。 其中 3 臺 Web 是負載均衡實現的主要對象，也是 Discuz !X 網站部署的服務器。采用 2 臺交換機是為了把集群系統和測試機物理上分開，使兩個網絡的數據通信集中在兩個交換機的連接線上，仿真不同網絡的訪問（在詳細設計中會提到）。 8 負載均衡系統的層次結構圖 圖 2 層次結構圖 圖 2 為整個系統的層次結構圖 [2]。用戶發送請求經過了三個層次結構，反向代理層會根據用戶的請求以輪詢的形式把請求轉發給 Web 應用層， Web應用層再根據請求的具體內容去訪問文件層和數據層。 用戶請求 反向代理層 Web 應用層層 文件 /數據層 FTP 服務器 數據庫服務器 分配 請求 nginx 9 4 系統詳細設計 nginx反向代理服務器設計部署 系統總體環境的說明 廣域網模擬的必要性：要模擬廣域網環境就需要加入 DNS 服務和路由器，來實現在不同網絡之間的互聯和模擬域名的解析。但是其實還是沒能 真實的體現廣域網多網絡和眾多用戶的特點，所以沒有采用 上述方法模擬廣域網環境。在本系統中， nginx 要求主機有一個域名，所以在測試客戶端的 系統 hosts 文件中加入如下代碼，實現域名解析 。 該系統中所有的計算機全部采用相同配置的聯想臺式機。大 體 配置如下： CPU： Intel Pentium(R) DualCore E5300 內存： 2GB 硬盤： 250GB 操作系統平臺：除了反向代理服務器 采用 Ubuntu LTS 外，其他的一律為 Windows Xp Professional SP2。 Ubuntu 的安裝和配置 Ubuntu 的安裝過程和其他 Linux 發行版的安裝過程差不多，甚至還要更簡單。文件系統采用最經典的分法：根文件系統 /， swap 交換區（ 倍于內存大小）。 安裝完成后，配置 /etc/apt/ 軟件源，以備下一步安裝庫文件。 10 靜態 ip 的配置 /etc/work/interfaces，屏蔽 iface eth0 i dhcp，添加 nginx 的編譯安裝、啟動和關閉 5 月初 nginx[4]發布了 版本，這意味著 nginx 已經正式邁入了新的階段，此間歷時達 9 年之久，本次編譯采用最新穩定版 ，從官方下載源代碼 。 編譯安裝過程如下： //更新到最新的軟件列表文件 aptget update // 創建 nginx 專用 組和用戶 groupadd data g 33 useradd u 33 data data chown R data:data /var/ //安裝依賴庫 aptget install libpcre3 libpcre3dev libpcrecppo libssldev zlib1gdev //編譯安裝 tar zxvf / cd ./configure with_ssl_module \ 開啟對 HTTPS 的支持 with_stub_status_module \ 開啟 nginx 運行狀態查看 address mask gateway 11 支持 withgzip_static_module \ 開啟對 gzip 的支持 make make install nginx 啟動 進程。 //啟動 cd /usr/lo