使用Varnish为网站加速
(1).Varnish概述
Varnish是一款高性能的开源HTTP加速器,可以有效降低web服务器的负载,提升访问速度。根据官方的说法,Varnish是一个cache型的HTTP反向代理。
Varnish的作者Poul-Henning Kamp是FreeBSD的内核开发者之一,他认为现在的计算机比起1975年已经复杂许多。在1975年时,储存媒介只有两种:内存与硬盘。但现在计算 机系统的内存除了主存外,还包括了cpu内的L1、L2,甚至有L3快取。硬盘上也有自己的快取装置,因此squid cache自行处理物件替换的架构不可能得知这些情况而做到最佳化,但操作系统可以得知这些情况,所以这部份的工作应该交给操作系统处理,这就是Varnish cache设计架构。
当把Varnish部署上之后,web请求的处理过程会有一些变化。客户端的请求将首先被Varnish接受。Varnish将分析接收的请求,并将其转发到后端的web服务器上。后端的web服务器对请求进行常规的处理,并将依次将处理结果返回给Varnish。
但Varnish的功能并非仅限于此。Varnish的核心功能是将后端web服务器返回的结果缓存起来,如果发现后续有相同的请求,Varnish将不会将这个请求转发到web服务器,而是返回缓存中的结果。这将有效的降低web服务器的负载,提升响应速度,并且每秒可以响应更多的请求。Varnish速度很快的另一个主要原因是其缓存全部都是放在内存里的,这比放在磁盘上要快的多。诸如此类的优化措施使得Varnish的相应速度超乎想象。但考虑到实际的系统中内存一般是有限的,所以需要手工配置一下缓存的空间限额,同时避免缓存重复的内容。
处理缓存的顺序:接受到请求 –- 分析请求(分析你的URL,分析你的首部) -- hash计算 -- 查找缓存 -- 新鲜度检测 --- 访问源 --- 缓存 – 建立响应报文 – 响应并记录日志。
监听端口,管理进程management,子进程child/cache,官网https://www.varnish-cache.org/。
(2).Varnish特点与Squid的对比
Varnish特点:
基于内存缓存,重启后数据将消失。
利用虚拟内存方式,I/O性能好。
支持设置0~60秒内的精确缓存时间。
VCL(全称varnish config language,这是Varnish自己领域的特定语言)配置管理比较灵活。
32位机器上缓存文件大小为最大2G。
具有强大的管理功能,例如top,stat,admin,list等。
状态机设计巧妙,结构清晰。
利用二叉堆管理缓存文件,达到积极删除目的。
Varnish与Squid的对比:
相同点:
都是一个反向代理服务器;
都是开源软件;
Varnish相较于Squid的优点:
Varnish的稳定性很高,两者在完成相同负荷的工作时,Squid服务器发生故障的几率要高于Varnish,因为使用Squid要经常重启;
Varnish访问速度更快,Varnish采用了“Visual Page Cache”技术,所有缓存数据都直接从内存读取,而Squid是从硬盘读取,因此Varnish在访问速度方面会更快;
Varnish可以支持更多的并发连接,因为Varnish的TCP连接释放要比Squid快,所以在高并发连接情况下可以支持更多TCP连接;
Varnish可以通过管理端口,使用正则表达式批量的清除部分缓存,而Squid是做不到的;
Squid属于是单进程使用单核CPU,但Varnish是通过fork形式打开多进程来做处理,所以是合理的使用所有核来处理相应的请求;
Varnish相较于Squid的缺点:
Varnish在高并发状态下CPU、I/O和内存等资源开销都高于Squid;
Varnish进程一旦Hang(挂起)、Crash(崩溃)或者重启,缓存数据都会从内存中完全释放,此时所有请求都会发送到后端服务器,在高并发情况下,会给后端服务器造成很大压力;
在Varnish使用中如果单个url的请求通过HA/F5(负载均衡)每次请求不同的varnish服务器中,被请求varnish服务器都会被穿透到后端,而且同样的请求会在多台服务器上缓存,也会造成Varnish的缓存的资源浪费,也会造成性能下降。
(3).安装Varnish
1)安装环境
youxi1 192.168.1.6 源码包安装
youxi2 192.168.1.7 yum安装实例、Web后端
youxi3 192.168.1.8 Web后端
2)安装
youxi1上源码安装varnish6.2.0(建议使用该安装方式)
- //安装依赖包
- [root@youxi1 ~]# yum -y install make autoconf automake libedit-devel libtool ncurses-devel pcre-devel pkgconfig python3-docutils python3-sphinx graphviz
- [root@youxi1 ~]# tar xf varnish-6.2.0.tgz -C /usr/local/src/
- [root@youxi1 ~]# cd /usr/local/src/varnish-6.2.0/
- [root@youxi1 varnish-6.2.0]# ./configure --prefix=/usr/local/varnish
- [root@youxi1 varnish-6.2.0]# make && make install
- [root@youxi1 varnish-6.2.0]# echo $?
- 0
- [root@youxi1 varnish-6.2.0]# cd /usr/local/varnish/
- [root@youxi1 varnish]# mkdir etc
- [root@youxi1 varnish]# cp share/doc/varnish/example.vcl etc/default.vcl //生成vcl配置文件
youxi2上yum安装varnish(简单了解)
- [root@youxi2 ~]# vim /etc/yum.repos.d/varnishcache_varnish62.repo
- [varnishcache_varnish62]
- name=varnishcache_varnish62
- baseurl=https://packagecloud.io/varnishcache/varnish62/el/7/$basearch
- repo_gpgcheck=1
- gpgcheck=0
- enabled=1
- gpgkey=https://packagecloud.io/varnishcache/varnish62/gpgkey
- sslverify=1
- sslcacert=/etc/pki/tls/certs/ca-bundle.crt
- metadata_expire=300
- [varnishcache_varnish62-source]
- name=varnishcache_varnish62-source
- baseurl=https://packagecloud.io/varnishcache/varnish62/el/7/SRPMS
- repo_gpgcheck=1
- gpgcheck=0
- enabled=1
- gpgkey=https://packagecloud.io/varnishcache/varnish62/gpgkey
- sslverify=1
- sslcacert=/etc/pki/tls/certs/ca-bundle.crt
- metadata_expire=300
- [root@youxi2 ~]# yum clean all && yum list //清除yum缓存,并重新生成
- [root@youxi2 ~]# yum -y install varnish
3)配置youxi1上的Varnish缓存youxi2上的网站
youxi1修改vcl配置文件
- [root@youxi1 ~]# vim /usr/local/varnish/etc/default.vcl
- backend default { //第16~19行
- .host = "192.168.1.7"; //修改Web后端网站的IP地址
- .port = "80"; //修改Web后端网站的端口号
- }
- sub vcl_deliver { //第35行开始,缓存命中情况
- if (obj.hits > 0) {
- set resp.http.X-Cache = "HIT cache";
- }
- else {
- set resp.http.X-Cache = "Miss cache";
- }
- }
配置环境变量
- [root@youxi1 ~]# vim /etc/profile.d/varnish.sh
- export PATH=/usr/local/varnish/bin:/usr/local/varnish/sbin:$PATH
- [root@youxi1 ~]# . /etc/profile.d/varnish.sh //加载环境变量
启动Varnish
- [root@youxi1 ~]# varnishd -a 192.168.1.6:80,HTTP -f /usr/local/varnish/etc/default.vcl
- Debug: Version: varnish-6.2.0 revision b14a3d38dbe918ad50d3838b11aa596f42179b54
- Debug: Platform: Linux,3.10.0-957.el7.x86_64,x86_64,-jnone,-sdefault,-sdefault,-hcritbit
- Debug: Child (18374) Started
- [root@youxi1 ~]# ps aux | grep varnishd
- root 18364 0.0 0.0 22188 1532 ? SLs 22:59 0:00 varnishd -a 192.168.1.6:80,HTTP -f /usr/local/varnish/etc/default.vcl
- root 18374 1.8 4.4 1029912 89468 ? SLl 22:59 0:00 varnishd -a 192.168.1.6:80,HTTP -f /usr/local/varnish/etc/default.vcl
- root 18593 0.0 0.0 112724 992 pts/0 S+ 23:00 0:00 grep --color=auto varnishd
- [root@youxi1 ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=80/tcp && firewall-cmd --reload
- success
- success
youxi2上搭建测试Web后端
- [root@youxi2 ~]# yum -y install httpd
- [root@youxi2 ~]# echo youxi2 > /var/www/html/index.html
- [root@youxi2 ~]# systemctl start httpd
- [root@youxi2 ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=80/tcp && firewall-cmd --reload
- success
- success
最后测试
然后使用curl命令做缓存命中测试,-I选项只取http响应头的信息,不取网页内容
- [root@youxi1 ~]# curl -I 192.168.1.7 //这是直接访问youxi2
- HTTP/1.1 200 OK
- Date: Sun, 04 Aug 2019 15:14:16 GMT
- Server: Apache/2.4.6 (CentOS)
- Last-Modified: Sun, 04 Aug 2019 14:56:47 GMT
- ETag: "7-58f4bccfca680"
- Accept-Ranges: bytes
- Content-Length: 7
- Content-Type: text/html; charset=UTF-8
- [root@youxi1 ~]# curl -I 192.168.1.6 //第一次访问youxi1
- HTTP/1.1 200 OK
- Date: Sun, 04 Aug 2019 15:14:19 GMT
- Server: Apache/2.4.6 (CentOS)
- Last-Modified: Sun, 04 Aug 2019 14:56:47 GMT
- ETag: "7-58f4bccfca680"
- Content-Length: 7
- Content-Type: text/html; charset=UTF-8
- X-Varnish: 12
- Age: 0
- Via: 1.1 varnish (Varnish/6.2)
- X-Cache: Miss cache //这次是未命中
- Accept-Ranges: bytes
- Connection: keep-alive
- [root@youxi1 ~]# curl -I 192.168.1.6 //第二次访问youxi1
- HTTP/1.1 200 OK
- Date: Sun, 04 Aug 2019 15:16:39 GMT
- Server: Apache/2.4.6 (CentOS)
- Last-Modified: Sun, 04 Aug 2019 14:56:47 GMT
- ETag: "7-58f4bccfca680"
- Content-Length: 7
- Content-Type: text/html; charset=UTF-8
- X-Varnish: 15 32773
- Age: 2
- Via: 1.1 varnish (Varnish/6.2)
- X-Cache: HIT cache //这一次命中缓存了
- Accept-Ranges: bytes
- Connection: keep-alive
缓存时间较短,可以尝试配置httpd的长链接功能(配置文件中设置KeepAlive On,然后重启)
4)配置youxi1上的Varnish缓存多个网站(youxi1,youxi2)
youxi1修改vcl配置文件
- [root@youxi1 ~]# vim /usr/local/varnish/etc/default.vcl
- backend youxi2 { //原本的default改为主机名
- .host = "192.168.1.7";
- .port = "80";
- }
- backend youxi3 { //多创建一个
- .host = "192.168.1.8";
- .port = "80";
- }
- sub vcl_recv { //在vcl_recv里添加
- if (req.http.host ~ "^(www.)?you.cn"){ //正则匹配
- set req.http.host = "www.you.cn";
- set req.backend_hint = youxi2; //指向youxi2后端
- } elsif (req.http.host ~ "^bbs.you.cn") { //正则匹配
- set req.backend_hint = youxi3; //指向youxi3后端
- }
- }
重启Varnish,需要使用killall命令,安装psmisc包
- [root@youxi1 ~]# yum -y install psmisc
- [root@youxi1 ~]# killall varnishd
- [root@youxi1 ~]# varnishd -a 192.168.1.6:80,HTTP -f /usr/local/varnish/etc/default.vcl
- Debug: Version: varnish-6.2.0 revision b14a3d38dbe918ad50d3838b11aa596f42179b54
- Debug: Platform: Linux,3.10.0-957.el7.x86_64,x86_64,-jnone,-sdefault,-sdefault,-hcritbit
- Debug: Child (19017) Started
youxi3上搭建测试Web后端
- [root@youxi3 ~]# yum -y install httpd
- [root@youxi3 ~]# echo youxi3 > /var/www/html/index.html
- [root@youxi3 ~]# systemctl start httpd
- [root@youxi3 ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=80/tcp && firewall-cmd --reload
- success
- success
youxi1上编辑/etc/hosts文件
- [root@youxi1 ~]# vim /etc/hosts
- 192.168.1.6 www.you.cn
- 192.168.1.6 bbs.you.cn
测试
- [root@youxi1 ~]# curl www.you.cn //第一次访问,可以看到是指向的是youxi2
- youxi2
- [root@youxi1 ~]# curl -I www.you.cn //第二次访问,只取http响应头,可以看到击中缓存
- HTTP/1.1 200 OK
- Date: Sun, 04 Aug 2019 16:09:19 GMT
- Server: Apache/2.4.6 (CentOS)
- Last-Modified: Sun, 04 Aug 2019 14:56:47 GMT
- ETag: "7-58f4bccfca680"
- Content-Length: 7
- Content-Type: text/html; charset=UTF-8
- X-Varnish: 5 32772
- Age: 12
- Via: 1.1 varnish (Varnish/6.2)
- X-Cache: HIT cache //击中缓存
- Accept-Ranges: bytes
- Connection: keep-alive
- [root@youxi1 ~]# curl bbs.you.cn //第一次访问,可以看到指向的是youxi3
- youxi3
- [root@youxi1 ~]# curl -I bbs.you.cn //第二次访问,只取http响应头,可以看到击中缓存
- HTTP/1.1 200 OK
- Date: Sun, 04 Aug 2019 16:09:49 GMT
- Server: Apache/2.4.6 (CentOS)
- Last-Modified: Sun, 04 Aug 2019 16:07:43 GMT
- ETag: "7-58f4ccaa0e583"
- Content-Length: 7
- Content-Type: text/html; charset=UTF-8
- X-Varnish: 32774 8
- Age: 6
- Via: 1.1 varnish (Varnish/6.2)
- X-Cache: HIT cache
- Accept-Ranges: bytes
- Connection: keep-alive
(4).扩展
1)为什么要使用缓存:
访问过的数据会再次被访问到,热数据多次访问。
一个数据被访问过会后,离他最近的或者较近的客户端再次访问。
2)既然要缓存, 需要读取的高速,最好的方法,就是全部放到内存。
常见的内存数据库,memcached,redis,HANA。
但是对于页面,全放放到内存,太不现实,内存+高速缓存盘的方式来存储缓存。
Key-value,key存放于内存,value存放磁盘。
3)一种数据形式:key value
Key:对访问路径,URL,特定的特征,进行hash计算得出的结果,这种key存放于内存中。
Value:页体,我们用户真正得到的内容,一般存放在高速硬盘。
4)凡是与缓存缓存相关的,离不开两体:内存,高速硬盘。
5)常见的术语:
命中:能从缓存取出数据,如果是一台web站点,那么你的缓存服务器将是一台最前端服务器。
命中率:命中次数/(命中次数+非命中次数)。
热数据:经常被访问的数据。
内存缓存空间,磁盘缓存空间。
清理:定期清理,LRU(不常用的,最老的一类数据将其删除),定期更新(purge)。
缓存对象:用户信息,cookies,交易信息,页面内存,统统理解为object。
参考:https://www.oschina.net/translate/speed-your-web-site-varnish?print
http://book.51cto.com/art/201202/314855.htm
https://blog.51cto.com/tetop/823904
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