Nginx的“远方表哥”—Tengine

本文收录在Linux运维企业架构实战系列

　　今天想起当初研究nginx反向代理负载均衡时，nginx自身的upstream后端配置用着非常不舒服； 当时使用的淘宝基于nginx二次开发的Tengine，今天总结一下。

1、认识Tengine

1.1 介绍

• Tengine是由淘宝网发起的Web服务器项目。它在Nginx的基础上，针对大访问量网站的需求，添加了很多高级功能和特性。它的目的是打造一个高效、安全的Web平台。
• Tengine的性能和稳定性已经在大型的网站如淘宝网，天猫商城等得到了很好的检验。
• 它的最终目标是打造一个高效、稳定、安全、易用的Web平台。
• 从2011年12月开始，Tengine成为一个开源项目。
• 现在，它由Tengine团队开发和维护。Tengine团队的核心成员来自于淘宝、搜狗等互联网企业。

1.2 功能

• 继承Nginx-1.6.2的所有特性，兼容Nginx的配置；
• 动态模块加载（DSO）支持。加入一个模块不再需要重新编译整个Tengine；
• 支持SO_REUSEPORT选项，建连性能提升为官方nginx的三倍；
• 支持SPDY v3协议，自动检测同一端口的SPDY请求和HTTP请求；
• 流式上传到HTTP后端服务器或FastCGI服务器，大量减少机器的I/O压力；
• 更加强大的负载均衡能力，包括一致性hash模块、会话保持模块，还可以对后端的服务器进行主动健康检查，根据服务器状态自动上线下线，以及动态解析upstream中出现的域名；
• 输入过滤器机制支持。通过使用这种机制Web应用防火墙的编写更为方便；
• 支持设置proxy、memcached、fastcgi、scgi、uwsgi在后端失败时的重试次数
• 动态脚本语言Lua支持。扩展功能非常高效简单；
• 支持管道（pipe）和syslog（本地和远端）形式的日志以及日志抽样；
• 支持按指定关键字(域名，url等)收集Tengine运行状态；
• 组合多个CSS、JavaScript文件的访问请求变成一个请求；
• 自动去除空白字符和注释从而减小页面的体积
• 自动根据CPU数目设置进程个数和绑定CPU亲缘性；
• 监控系统的负载和资源占用从而对系统进行保护；
• 显示对运维人员更友好的出错信息，便于定位出错机器；
• 更强大的防攻击（访问速度限制）模块；
• 更方便的命令行参数，如列出编译的模块列表、支持的指令等；
• 可以根据访问文件类型设置过期时间；

2、编译安装tengine

2.1 下载指定版本

官网：http://tengine.taobao.org/download.html

[root@along app]# wget http://tengine.taobao.org/download/tengine-2.2.3.tar.gz
[root@along app]# tar -xvf tengine-2.2.3.tar.gz

　　

2.2 创建用户，下载依赖的安装包

[root@along app]# groupadd nginx
[root@along app]# useradd -s /sbin/nologin -g nginx -M nginx
[root@along app]# yum -y install gc gcc gcc-c++ pcre-devel zlib-devel openssl-devel

　　

2.3 编译安装

[root@along app]# cd tengine-2.2.3/
[root@along tengine]# ./configure --user=nginx --group=nginx --prefix=/app/tengine --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-http_gzip_static_module
[root@along tengine]# make && make install
[root@along tengine]# chown -R nginx.nginx /app/tengine
[root@along tengine]# ll /app/tengine
total 8
drwxr-xr-x 2 nginx nginx 4096 Feb 20 14:55 conf
drwxr-xr-x 2 nginx nginx   40 Feb 20 14:50 html
drwxr-xr-x 2 nginx nginx 4096 Feb 20 14:50 include
drwxr-xr-x 2 nginx nginx    6 Feb 20 14:50 logs
drwxr-xr-x 2 nginx nginx    6 Feb 20 14:50 modules
drwxr-xr-x 2 nginx nginx   35 Feb 20 14:50 sbin

注：

• #指定运行权限的用户   --user=nginx
• #指定运行的权限用户组   --group=nginx
• #指定安装路径   --prefix=/usr/local/nginx
• #支持nginx状态查询 --with-http_stub_status_module
• #开启ssl支持   --with-http_ssl_module
• #开启GZIP功能   --with-http_gzip_static_module

3、开启服务

3.1 配置开机启动脚本

[root@along nginx]# vim /usr/lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx - high performance web server
Documentation=http://nginx.org/en/docs/
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target

[Service]
Type=forking
PIDFile=/app/tengine/logs/nginx.pid
ExecStartPre=/app/tengine/sbin/nginx -t -c /app/tengine/conf/nginx.conf
ExecStart=/app/tengine/sbin/nginx -c /app/tengine/conf/nginx.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

　　

3.2 启动服务

[root@along ~]# systemctl start nginx
[root@along ~]# ss -nutlp |grep 80
tcp    LISTEN     0      128       *:80                    *:*                   users:(("nginx",pid=4933,fd=6),("nginx",pid=4932,fd=6))

网页访问验证

4、使用tengine的负载均衡功能

　　因为tengine的其他功能和nginx配置差不多，就不在演示了；主要演示，我认为较为方便的反向代理配置。

4.1 配置反向代理

tengine配置反向代理格式和haproxy很相似；

后端两台服务器事先自己准备好网页服务（nginx/httpd等都可以）

[root@along tengine]# cd /app/tengine/conf/
[root@along conf]# vim nginx.conf
http {
... ...
#配置后端代理集群，默认是轮询算法
    upstream srv {
        server 192.168.10.101:80;
        server 192.168.10.106:80;
        check interval=3000 rise=2 fall=5 timeout=1000 type=http;
        check_http_send "HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n";
        check_http_expect_alive http_2xx http_3xx;
    }
... ...
#在server端location反向代理
    server {
        location / {
            proxy_pass http://srv;
        }
    }
... ...
}

　　

4.2 重启服务器，验证

（1）验证配置是否有误

[root@along tengine]# ./sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /app/tengine/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /app/tengine/conf/nginx.conf test is successful

　　

（2）重启服务器

[root@along tengine]# systemctl restart nginx

　　

（3）网页访问验证

因为默认是轮询算法，所以刷新页面，就会轮询调度到后台2个网页服务器

5、nginx upstream模块调度算法详解

5.1 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down掉后，能自动剔除。

upstream srv {
        server 192.168.10.101:80;
        server 192.168.10.106:80;
}

　　

5.2 weight加权轮询

　　加权轮询，轮询的加强版，即可以指定轮询比率，weight和访问几率成正比，主要应用于后端服务器异质的场景下。

upstream srv {
        server 192.168.10.101:80 weight=1;
        server 192.168.10.106:80 weight=2;
}

　　

5.3 ip_hash 

　　每个请求按照访问ip（即Nginx的前置服务器或者客户端IP）的hash结果分配，这样每个访客会固定访问一个后端服务器，可以解决session一致问题。

upstream srv {
        ip_hash;
        server 192.168.10.101:80;
        server 192.168.10.106:80;
}

注意：

• 当负载调度算法为ip_hash时，后端服务器在负载均衡调度中的状态不能是weight和backup。
• 导致负载不均衡。

5.4 fair 

　　fair顾名思义，公平地按照后端服务器的响应时间（rt）来分配请求，响应时间短即rt小的后端服务器优先分配请求。如果需要使用这种调度算法，必须下载Nginx的upstr_fair模块。

upstream srv {
        fair;
        server 192.168.10.101:80;
        server 192.168.10.106:80;
}

　　

5.5 url_hash（目前用consistent_hash替代url_hash）

　　与ip_hash类似，但是按照访问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下。

upstream srv {
        server 192.168.10.101:80;
        server 192.168.10.106:80;
        hash $request_uri;
        hash_method crc32;
}

• 其中，hash_method为使用的hash算法，需要注意的是：此时，server语句中不能加weight等参数。
• 提示：url_hash用途cache服务业务，memcached，squid，varnish。特点：每个rs都是不同的。
• 按访问url的hash结果来分配请求，让每个url定向到同一个后端服务器，后端服务器为缓存服务器时效果显著。在upstream中加入hash语句, server语句中不能写入weight等其他的参数，hash_ method是使用的hash算法。。
• url_ hash.按访问ur1的hash结果来分配请求，使每个url定向到同-一个后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率命中率。Nginx 本身是不支持ur1_ hash的，如果需要使用这种调度算法，必须安装Nginx的hash软件包。

6、upstream段用法介绍

（1）参数说明

• server：关键字，必选。
• address：主机名、域名、ip或unix socket，也可以指定端口号，必选。
• parameters：可选参数，可选参数如下：
  • down：表示当前的server暂时不参与负载均衡。
  • backup：预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。
  • weight：默认为1.weight越大，负载的权重就越大。
  • max_fails：允许请求失败的次数，默认为1。当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误。
  • fail_timeout：在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。max_fails可以和fail_timeout一起使用。
  • max_fails和fail_timeout一般会关联使用：如果某台server在fail_timeout时间内出现了max_fails次连接失败，那么Nginx会认为其已经挂掉了，从而在fail_timeout时间内不再去请求它，fail_timeout默认是10s，max_fails默认是1，即默认情况是只要发生错误就认为服务器挂掉了，如果将max_fails设置为0，则表示取消这项检查。

（2）举例说明如下：

upstream backend {
	server    backend1.example.com weight=5;
	server    127.0.0.1:8080 max_fails=3 fail_timeout=30s;
	server    unix:/tmp/backend3;
}