结合 Docker学会 Nginx 核心用法:反向代理+负载均衡

2023年 7月 10日 9.0k 0

Nginx 是流行的服务器,一般用它对静态资源做托管、对动态资源做反向代理。

Docker 是流行的容器技术,里面可以跑任何服务。

那 Docker + Nginx 如何结合使用呢?

我们来试一下:

首先要下载 Docker,直接安装 Docker Desktop 就行:

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它是用来管理容器和镜像的:

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安装它之后,docker 命令也就可用了:

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然后我们来跑下 nginx 的镜像。

搜索 nginx(这一步需要科学上网,因为要访问 http://hub.docker.com 这个网站),点击 run:

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输入容器名和要映射的端口:

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这里把宿主机的 81 端口映射到容器内的 80 端口,点击 run。

这时候就可以看到 docker 容器跑起来了,并且打印了日志:

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浏览器访问下 http://localhost:81 可以看到 nginx 欢迎页面:

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这很明显是容器里跑的服务。

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但是现在的页面是默认的,我想用 nginx 来托管我的一些静态 html 页面怎么做呢?

首先我们要知道现在的配置文件和页面都存在哪里。

在 files 面板可以看到容器内的文件:

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里面的 /usr/share/nginx/html/ 目录下面就是所有的静态文件。

双击点开 index.html 看看:

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和我们浏览器看到的页面一毛一样。

也就是说,这个目录就是保存静态文件的目录。

那我们在这个目录下放我们自己的 html 不就行了?

我们先把这个目录复制出来:

docker cp  nginx1:/usr/share/nginx/html ~/nginx-html

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docker cp 这个命令就是用于在宿主机和容器之间复制文件和目录的。

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比如我们把这个目录再复制到容器里:

docker cp  ~/nginx-html nginx1:/usr/share/nginx/html-xxx

可以看到容器内就多了这个目录:

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然后我们在这个目录下添加两个 html 来试试看:

echo aaa > aaa.html

echo bbb > bbb.html

docker cp  ~/nginx-html nginx1:/usr/share/nginx/html

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但当目标目录存在的时候,docker 会把他复制到目标目录下面:

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我们需要先删除容器的这个目录,再复制:

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docker cp  ~/nginx-html nginx1:/usr/share/nginx/html

这样就好了:

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然后浏览器访问下试试:

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现在就可以访问容器内的这些目录了。

也就是说只要放到 /usr/share/nginx/html 下的文件,都可以通过被访问到。

可是为什么呢?

这是因为 nginx 的默认配置。

我们看下 nginx 配置文件,也就是 /etc/nginx/nginx.conf。

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复制出来看看:

docker cp  nginx1:/etc/nginx/nginx.conf ~/nginx-html

这是就是 nginx 的默认配置:

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其实这个 nginx.conf 叫做主配置文件,里面一般做一些全局的配置,比如错误日志的目录等等。

可以看到 http 下面有个 include 引入了 /etc/nginx/conf.d/*.conf 的配置。

一般具体的路由配置都是在这些子配置文件里。

目录 conf.d 是 configuration directory 的意思。

我们把这个目录也复制出来看看:

docker cp  nginx1:/etc/nginx/conf.d ~/nginx-html

这里面就配置了 localhost:80 的虚拟主机下的所有路由。

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虚拟主机是什么呢?

就是可以用一台 nginx 服务器来为多个域名和端口的提供服务。

只要多加几个 server 配置就可以。

这里我们就配置 localhost:80 这一个虚拟主机。

下面的 location 就是路由配置。

比如这个配置:

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它就配置了 / 下的所有路由,都是在 root 指定的目录查找。

所以 http://localhost/aaa.html 就是从 /usr/share/nginx/html/aaa.html 找的。

location 支持的语法有好几个,我们分别试一下:

location = /111/ {
    default_type text/plain;
    return 200 "111 success";
}

location /222 {
    default_type text/plain;
    return 200 $uri;
}

location ~ ^/333/bbb.*.html$ {
    default_type text/plain;
    return 200 $uri;
}

location ~* ^/444/AAA.*.html$ {
    default_type text/plain;
    return 200 $uri;
}

把之前的 location / 删掉,添加这样几个路由配置。

具体这些配置都是什么意思待会再说。

把这个文件复制到容器内:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

然后在容器内的 terminal 执行:

nginx -s reload

重新加载配置文件。

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然后来看第一条路由:

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location 和路径之间加了个 =,代表精准匹配,也就是只有完全相同的 url 才会匹配这个路由。

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不带 = 代表根据前缀匹配,后面可以是任意路径。

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这里的 $uri 是取当前路径。

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然后如果想支持正则,就可以加个 ~。

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这里的正则语法不难看懂,就是 /333/bbb 开头,然后中间是任意字符,最后 .html 结尾的 url。

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但是它是区分大小写的,比如这样就不行了:

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换成小写就可以:

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如果想让正则不区分大小写,可以再加个 *

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试一下:

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任意的大小写都是可以的。

此外,还有一种语法:

在配置文件加上这个配置:

location /444 {
    default_type text/plain;
    return 200 'xxxx';
}

然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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这时候就有两个 /444 的路由了:

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这时候浏览器访问,还是匹配上面的那个路由:

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如果想提高优先级,可以使用 ^~

改成这样:

location ^~ /444 {
    default_type text/plain;
    return 200 'xxxx';
}

然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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这时候同一个 url,匹配的就是下面的路由了:

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也就是说 ^~ 能够提高前缀匹配的优先级。

总结一下,一共 4 个 location 语法:

location = /aaa 是精确匹配 /aaa 的路由。

location /bbb 是前缀匹配 /bbb 的路由。

location ~ /ccc.*.html 是正则匹配。可以再加个 * 表示不区分大小写 location ~* /ccc.*.html

location ^~ /ddd 是前缀匹配,但是优先级更高。

这 4 种语法的优先级是这样的:

精确匹配(=) > 高优先级前缀匹配(^~) > 正则匹配(~ ~*) > 普通前缀匹配

我们现在是直接用 return 返回的内容,其实应该返回 html 文件。

可以这样改:

location /222 {
    alias /usr/share/nginx/html;
}

location ~ ^/333/bbb.*.html$ {
    alias /usr/share/nginx/html/bbb.html;
}

然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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都是能正确返回对应的 html 的:

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前面用过 root:

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root 和 alias 有什么区别呢?

比如这样的两个配置:

location /222 {
    alias /dddd;
}

location /222 {
    root /dddd;
}

同样是 /222/xxx/yyy.html,如果是用 root 的配置,会把整个 uri 作为路径拼接在后面。

也就是会查找 /dddd/222/xxx/yyy.html 文件。

如果是 alias 配置,它会把去掉 /222 之后的部分路径拼接在后面。

也就是会查找 /dddd/xxx/yyy.html 文件。

也就是 我们 root 和 alias 的区别就是拼接路径时是否包含匹配条件的路径。

这就是 nginx 的第一个功能:静态文件托管。

主配置文件在 /etc/nginx/nginx.conf,而子配置文件在 /etc/nginx/conf.d 目录下。

默认的 html 路径是 /usr/share/nginx/html。

然后来看下 nginx 的第二大功能:动态资源的反向代理。

什么是正向、什么是反向呢?

从用户的角度看,方向一致的就是正向,反过来就是反向。

比如这样两个代理:

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第一个是正向代理,第二个是反向代理。

第一个代理是代理的用户请求,和用户请求方向一致,叫做正向代理。

第二个代理是代理服务器处理用户请求,和用户请求方向相反,叫做反向代理。

测试 nginx 做反向代理服务器之前,我们先创建个 nest 服务。

npx nest new nest-app -p npm

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把服务跑起来:

npm run start:dev

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浏览器就访问 http://localhost:3000 看到 hello world 就代表 nest 服务跑成功了:

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添加一个全局的前缀 /api

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改下 nginx 配置,添加个路由:

location ^~ /api {
    proxy_pass http://192.168.1.6:3000;
}

这个路由是根据前缀匹配 /api 开头的 url, ^~ 是提高优先级用的。

然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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然后你访问 http://localhost:81/api 就可以看到 nest 服务返回的响应了:

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也就是这样的:

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为什么要多 nginx 这一层代理呢?

自然是可以在这一层做很多事情的。

比如修改 header:

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然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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在 nest 服务的 handler 里注入 headers,打印一下:

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然后浏览器访问下。

直接访问 nest 服务的话,是没有这个 header 的:

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访问 nginx 的反向代理服务器,做一次中转:

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这就是反向代理服务器的作用,可以透明的修改请求、响应。

而且,还可以用它实现负载均衡。

在 controlller 里打印下访问日志:

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把 nest 服务停掉,然后重新 npm run start

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3001 和 3002 端口各跑一个:

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浏览器访问下,都是正常的:

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控制台也打印了访问日志:

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问题来了,现在有一个 nginx 服务器,两个 nest 服务器了,nginx 该如何应对呢?

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nginx 的解决方式就是负载均衡,把请求按照一定的规则分到不同的服务器。

改下 nginx 配置文件:

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在 upstream 里配置它代理的目标服务器的所有实例。

下面 proxy_pass 通过 upstream 的名字来指定。

然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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这时候我访问 http://localhost:81/api 刷新 5 次页面:

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可以看到两个 nest 服务,一个 3 次,一个 2 次。

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因为默认是轮询的方式。

一共有 4 种负载均衡策略:

  • 轮询:默认方式。
  • weight:在轮询基础上增加权重,也就是轮询到的几率不同。
  • ip_hash:按照 ip 的 hash 分配,保证每个访客的请求固定访问一个服务器,解决 session 问题。
  • fair:按照响应时间来分配,这个需要安装 nginx-upstream-fair 插件。

我们测试下 weight 和 ip_hash 的方式。

添加一个 weight=2,默认是 1,这样两个服务器轮询到的几率是 2 比 1。

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然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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按 command + k,把 nest 服务的控制台日志清空下:

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然后我访问了 8 次 http://localhost:81/api

看打印的日志来看,差不多就是 2:1 的轮询几率。

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这就是带权重的轮询。

我们再试下 ip_hash 的方式;

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然后复制到容器里,并 reload:

docker cp ~/nginx-html/conf.d/default.conf nginx1:/etc/nginx/conf.d/default.conf

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按 command + k,把 nest 服务的控制台日志清空下:

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再次访问了 http://localhost:81/api

可以看到一直请求到了一台服务器:

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这就是 Nginx 的负载均衡的策略。

总结

我们通过 docker 跑了 nginx 服务器,并使用了它的静态资源托管功能,还有动态资源的反向代理功能。

nginx 的配置文件在 /etc/nginx/nginx.conf 里,它默认还引入了 /etc/nginx/conf.d 下的子配置文件。

默认 html 都放在 /usr/share/nginx/html 下。

我们可以通过 docker cp 来把容器内文件复制到宿主机来修改。

修改 nginx 配置,在 server 里配置路由,根据不同的 url 返回不同的静态文件。

有 4 种 location 语法:

  • location /aaa 根据前缀匹配
  • location ^~ /aaa 根据前缀匹配,优先级更高
  • location = /aaa 精准匹配
  • location ~ /aaa/.*html 正则匹配
  • location ~* /aaa/.*html 正则匹配,而且不区分大小写

优先级是 精确匹配(=) > 高优先级前缀匹配(^~) > 正则匹配(~ ~*) > 普通前缀匹配

除了静态资源托管外,nginx 还可以对动态资源做反向代理。

也就是请求发给 nginx,由它转发给应用服务器,这一层也可以叫做网关。

nginx 反向代理可以修改请求、响应信息,比如设置 header。

当有多台应用服务器的时候,可以通过 upstream 配置负载均衡,有 4 种策略:轮询、带权重的轮询、ip_hash、fair。

掌握了静态资源托管、动态资源的反向代理+负载均衡,就算是掌握了 Nginx 的核心用法了。

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