nginx cache静态化+tmpfs 高性能cdn方案

1       摘要

本文档主要分为3部分内容：

（1）       解决不同URL访问不同后端的nginx配置方法

（2）       Nginx cache和内存文件系统的配置方法

（3）       Proxy cache的详细配置内容

2       匹配不同URL访问不同后端

如果想通过访问不同类别URL分配到不同的后端通过nginx实现，首先举个例子，将需求场景进行描述：

域名为：www.xxx.com  (本机IP为192.168.12.63)

域名下有3个目录product、cart、goods，这3个目录分别为不同业务，那么我们打算访问3个不同目录下的内容时分别分配到不同的后端进行处理，如访问www.xxx.com/product/xxx.html，那么我们预设是下面3类情况：

访问product下的资源时分配到127.0.0.1:8081和127.0.0.1:8082

访问cart下的资源时分配到127.0.0.1:8083和127.0.0.1:8084

访问goods下的资源时分配到192.168.12.34:8081和192.168.12.34:8082

如果要满足上述需求，那么我们就需要用到nginx的upstream模块和rewrite的if模块配合

首先我们需要配置3个后端，分别满足3种不同业务分配，配置如下：

         #product业务的后端

upstream product_tomcats{

                   server 127.0.0.1:8081 weight=10;

                   server 127.0.0.1:8082 weight=10;

         }

         #cart 业务的后端

         upstream cart_tomcats{

                   server 127.0.0.1:8083 weight=10;

                   server 127.0.0.1:8084 weight=10;

         }

         #goods 业务的后端

         upstream goods_tomcats{

                   server 192.168.12.34:8081 weight=10;

                   server 192.168.12.34:8082 weight=10;

         }

配置好upstream后，我们配置匹配不同目录访问不同后端的内容，通过if语法来实现根据不同请求的url进程正则匹配，然后满足条件的分配到指定的后端，if语句用来实现判断不同URL分配后端配置的功能，具体配置(底色为绿色的内容)如下：

注：$request变量是获取 http method（GET POST）浏览器访问URL HTTP协议，如：

GET /goods/2222.html HTTP/1.1

location / {

                                     proxy_cache cache_one;

                                     proxy_cache_key "$host:$server_port$request_uri";

                                     proxy_cache_valid  200 304 20m;

                                     rewrite /product/([0-9]+)\.html /index.jsp?id=$1 last;

                                     rewrite /cart/([0-9]+)\.html /index1.jsp?id=$1 last;

                                     rewrite /goods/([0-9]+)\.html /index2.jsp?id=$1 last;

#判断是否匹配product通过正则，如果匹配将请求转发到product_tomcats集群上

                                     if ($request ~* .*/product/(.*)){

                                                        proxy_pass http://product_tomcats;     

                                     }

#判断是否匹配cart通过正则，如果匹配将请求转发到cart _tomcats集群上

                                     if ($request ~* .*/cart/(.*)){

                                               proxy_pass http://cart_tomcats;  

                                     }

#判断是否匹配goods通过正则，如果匹配将请求转发到goods _tomcats集群上

                                     if ($request ~* .*/goods/(.*)){

                                               proxy_pass http://goods_tomcats;        

                                     }

                                     proxy_set_header Host $host;

                                     proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

                                     add_header X-Cache '$upstream_cache_status from $host';

}       

 

这样通过upstream配置不同的后端集群组，然后通过if语法的正则匹配URL来分配到不同的集群组上来实现不同种类的URL 匹配访问不同后端处理。

3       Nginx cache

3.1     挂载内存文件系统

我们采用tmpfs内存文件系统，来做缓存文件系统，这样可以让系统不经过I/O提高效率。

挂载tmpfs:

mount tmpfs自定义名称 挂载位置 -t tmpfs -o size=分配空间大小

例：

mkdir /tmpfs

mount my_tmpfs /tmpfs -t tmpfs -o size=500m

 

动态调整tmpfs空间大小：

         mount 挂载位置 -o remount,size=重新分配空间大小

         例：

         mount /tmpfs -o remount,size=1024m

        

         卸载已挂载的tmpfs

umount /tmpfs

 

3.2     配置nginx cache

Nginx cache状态：

l  MISS 

l  EXPIRED - expired。请求被传送到后端。

l  UPDATING - expired。由于proxy/fastcgi_cache_use_stale正在更新，将使用旧的应答。

l  STALE - expired。由于proxy/fastcgi_cache_use_stale，后端将得到过期的应答。

l  HIT

 

proxy_cache_key 可采用2种配法，根据需求来定义:

（1）       通过浏览器获取的URL做KEY

域名：端口 浏览器完整地址（包括动态参数，如:www.xxx.com:80/goods/1.html）

         proxy_cache_key "$host:$server_port$request_uri";

（2）       通过真实的URL地址做KEY

         域名：端口 真实请求地址（不是rewrite后的） ? 参数

(如www.xxx.com:80/index.jsp?id=111)

proxy_cache_key "$host:$server_port$uri$is_args$args";

         建议采用第一种

 

下面绿色位置是对缓存内容进行的配置，例：

…….

#日志配置

# $upstream_addr 请求后端的地址

# $upstream_status 请求后端响应状态

# $upstream_cache_status 缓存状态

log_format main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] '

"$request" $status $bytes_sent'

'"$http_referer""$http_user_agent"'

'"$gzip_ratio"'

'"addr:$upstream_addr-status:$upstream_status- cachestatus:$upstream_cache_status"' ;

…….

#缓冲代理请求，proxy_temp_path需要和proxy_cache_path在一个分区下

proxy_temp_path /tmpfs_cache/proxy_temp_path;

#缓存地址为/tmpfs_cache/proxy_cache_path，缓存目录级别分为2级，cache名称为cache_one，内存缓存空间大小为500M，自动清除超过1天未访问的缓存数据，缓存硬盘空间为15G

proxy_cache_path /tmpfs_cache/proxy_cache_path levels=1:2 keys_zone=cache_one:500m inactive=1d max_size=15g;

server {

        listen           80;

        server_name  www.xxx.com;

        charset               utf-8;

        access_log       logs/cache_test.access.log           main;

               error_log                   logs/cache_test.error.log     warn;

               autoindex                    on;

           index                           index.html;

        location / {

   #使用缓存cache_one上面proxy_cache_path中定义的key_zone=cache_one;

proxy_cache  cache_one;

#缓存key拼接规则：域名:端口 获取浏览器请求的URL完整地址

                               proxy_cache_key "$host:$server_port$request_uri";

                               #对HTTP状态码200和304的缓存20分钟

                               proxy_cache_valid  200 304 20m;

                               ………..

                               #获取proxy的真实域名

                               proxy_set_header Host $host;

                               proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

                               #设置浏览器中的header可查看该页面的缓存状态

                               add_header X-Cache '$upstream_cache_status from $host';

            }       

        

3.3         proxy cache配置详细内容

3.3.1  proxy_cache_key

语法：proxy_cache_key line; 
默认值：$scheme$proxy_host$request_uri; 
使用字段：http, server, location 
指令指定了包含在缓存中的缓存关键字。

proxy_cache_key "$host$request_uri$cookie_user";

注意默认情况下服务器的主机名并没有包含到缓存关键字中，如果你为你的站点在不同的location中使用二级域，你可能需要在缓存关键字中包换主机名：

proxy_cache_key "$scheme$host$request_uri";

3.3.2  proxy_cache_methods

语法：proxy_cache_methods [GET HEAD POST]; 
默认值：proxy_cache_methods GET HEAD; 
使用字段：http, server, location 
GET/HEAD用来装饰语句，即你无法禁用GET/HEAD即使你只使用下列语句设置：

proxy_cache_methods POST;

3.3.3  proxy_cache_min_uses

语法：proxy_cache_min_uses the_number; 
默认值：proxy_cache_min_uses 1; 
使用字段：http, server, location 
多少次请求后应答将被缓存，默认1。

3.3.4  proxy_cache_path

语法：proxy_cache_path path [levels=number] keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time] [max_size=size]; 
默认值：None 
使用字段：http 
指令指定缓存的路径和一些其他参数，缓存的数据存储在文件中，并且使用代理url的哈希值作为关键字与文件名。levels参数指定缓存的子目录数，例如：

proxy_cache_path  /data/nginx/cache  levels=1:2   keys_zone=one:10m;

文件名类似于：

/data/nginx/cache/c/29/b7f54b2df7773722d382f4809d65029c

可以使用任意的1位或2位数字作为目录结构，如 X, X:X,或X:X:X e.g.: “2”, “2:2”, “1:1:2”，但是最多只能是三级目录。
所有活动的key和元数据存储在共享的内存池中，这个区域用keys_zone参数指定。
注意每一个定义的内存池必须是不重复的路径，例如：

proxy_cache_path  /data/nginx/cache/one    levels=1      keys_zone=one:10m;

proxy_cache_path  /data/nginx/cache/two    levels=2:2    keys_zone=two:100m;

proxy_cache_path  /data/nginx/cache/three  levels=1:1:2  keys_zone=three:1000m;

如果在inactive参数指定的时间内缓存的数据没有被请求则被删除，默认inactive为10分钟。
一个名为cache manager的进程控制磁盘的缓存大小，它被用来删除不活动的缓存和控制缓存大小，这些都在max_size参数中定义，当目前缓存的值超出max_size指定的值之后，超过其大小后最少使用数据（LRU替换算法）将被删除。
内存池的大小按照缓存页面数的比例进行设置，一个页面（文件）的元数据大小按照操作系统来定，FreeBSD/i386下为64字节，FreeBSD/amd64下为128字节。
proxy_cache_path和proxy_temp_path应该使用在相同的文件系统上。

 

3.3.5  proxy_cache_valid

 

语法：proxy_cache_valid reply_code [reply_code …] time;

默认值：None

使用字段：http, server, location

为不同的应答设置不同的缓存时间，例如：

  proxy_cache_valid  200 302  10m;

  proxy_cache_valid  404      1m;

为应答代码为200和302的设置缓存时间为10分钟，404代码缓存1分钟。

如果只定义时间：

 proxy_cache_valid 5m;

那么只对代码为200, 301和302的应答进行缓存。

同样可以使用any参数任何应答。

  proxy_cache_valid  200 302 10m;

  proxy_cache_valid  301 1h;

  proxy_cache_valid  any 1m;