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nginx负载均衡反向代理cache浅谈(转载)

nginx只有硬盘级别cache,没有内置内存级别的cache,如果想利用内存加速,只能将/dev/shm挂载到文件系统,再将这个目录作为cache的目录。

  nginx一般做cache有以下5种办法:

1:这个办法是把nginx的404错误定向到后端,然后用proxy_store把后端返回的页面保存。

2:也是利用proxy_store,这里利用if判断cache目录是否有文件,没有的话从后端取,取回来后发送给用户并且自身用proxy_store保存起来

#这2种办法其实原理都差不多,只是方法不同,都是使用proxy_sore把数据保存起来,这种办法在准确定义上不能算是cache,只能算是镜像-mirror功能,因为其没有内建机制定时删除cache,等于是永远的静态保存,所以方案适合基本不会变化的数据,更详细的说明请看下面详细介绍这2种cache的做法和介绍

3:基于memcached的缓存

4:新版本nginx支持真正的proxy_cache模块。        #proxy_cache从nginx-0.7.44版开始,nginx支持了类似squid较为正规的cache功能,这个缓存是把链接用md5编码hash后保存。

5:第三方插件。                              #新浪兄弟开发的一个插件,支持nginx  cache,但功能还有很多地方有待完善

 

几种不同cache的做法

传统缓存之一(404)

这个办法是把nginx的404错误定向到后端,然后用proxy_store把后端返回的页面保存。

配置:

location / {
root /home/html/;#主目录
expires 1d;#网页的过期时间
error_page 404 =200 /fetch$request_uri;#404定向到/fetch目录下
}
location /fetch/ {#404定向到这里
internal;#指明这个目录不能在外部直接访问到
expires 1d;#网页的过期时间
alias /home/html/;#虚拟目录文件系统地址要和locaion /一致,proxy_store会将文件保存到这目录下
proxy_pass http://www.sudone.com/;#后端upstream地址,/fetch同时是一个代理
proxy_set_header Accept-Encoding ”;#让后端不要返回压缩(gzip或deflate)的内容,保存压缩后的内容会引发乱子。
proxy_store on;#指定nginx将代理返回的文件保存
proxy_temp_path /home/tmp;#临时目录,这个目录要和/home/html在同一个硬盘分区内
}

使
用的时候还有要注意是nginx要有权限往/home/tmp和/home/html下有写入文件的权限,在linux下nginx一般会配置成
nobody用户运行,这样这两个目录就要chown nobody,设成nobody用户专用,当然也可以chmod
777,不过所有有经验的系统管理员都会建议不要随便使用777。

2、传统缓存之二(!-e)

原理和404跳转基本一致,但更简洁一些:

location / {
root /home/html/;
proxy_store on;
proxy_set_header Accept-Encoding ”;
proxy_temp_path /home/tmp;
if ( !-f $request_filename )
{
proxy_pass http://www.sudone.com/;
}
}


可以看到这个配置比404节约了不少代码,它是用!-f来判断请求的文件在文件系统上存不存在,不存在就proxy_pass到后端,返回同样是用proxy_store保存。

两种传统缓存都有着基本一样的优点和缺点:
缺点1:不支持带参数的动态链接,比如read.php?id=1,因为nginx只保存文件 名,所以这个链接只在文件系统下保存为read.php,这样用户访问read.php?id=2时会返回不正确的结果。同时不支持 http://www.marry5.com/这种形式的首页和二级目录http://www.marry5.com/download/,因为 nginx非常老实,会将这样的请求照链接写入文件系统,而这个链接显然是一个目录,所以保存失败。这些情况都需要写rewrite才能正确保存。
缺点2:nginx内部没有缓存过期和清理的任何机制,这些缓存的文件会永久性地保存在机器上,如果要缓存的东西非常多,那就会撑暴整个硬盘空间。为此可以使用一个shell脚本定期清理,同时可以撰写php等动态程序来做实时更新。
缺点3:只能缓存200状态码,因此后端返回301/302/404等状态码都不会缓存,假如恰好有一个访问量很大的伪静态链接被删除,那就会不停穿透导致后端承载不小压力。
缺点4:nginx不会自动选择内存或硬盘作为存储介质,一切由配置决定,当然在当前的操作系统里都会有操作系统级的文件缓存机制,所以存在硬盘上也不需要过分担心大并发读取造成的io性能问题。

nginx传统缓存的缺点也是它和squid等缓存软件的不同之特色,所以也可看作其优点。在生产应用中它常常用作和squid的搭档,squid 对于带?的链接往往无法阻挡,而nginx能将其访问拦住,例如:http://marry5.com/?和http://marry5.com/在 squid上会被当做两个链接,所以会造成两次穿透;而nginx只会保存一次,无论链接变成http://marry5.com/?1还是http: //marry5.com/?123,均不能透过nginx缓存,从而有效地保护了后端主机。

nginx会非常老实地将链接形式保存到文件系统中,这样对于一个链接,可以很方便地查阅它在缓存机器上的缓存状态和内容,也可以很方便地和别的文件管理器如rsync等配合使用,它完完全全就是一个文件系统结构。


两种传统缓存都可以在linux下将文件保存到/dev/shm里,一般我也是这么做的,这样可以利用系统内存来做缓存,利用内存的话,清理过期
内容速度就会快得多。使用/dev/shm/时除了要把tmp目录也指向到/dev/shm这个分区外,如果有大量小文件和目录,还要修改一下这个内存分
区的inode数量和最大容量:

mount -o size=2500M -o nr_inodes=480000 -o noatime,nodiratime -o remount /dev/shm


面的命令在一台有3G内存的机器上使用,因为/dev/shm默认最大内存是系统内存的一半就是1500M,这条命令将其调大成2500M,同时
shm系统inode数量默认情况下可能是不够用的,但有趣的是它可以随意调节,这里调节为480000保守了点,但也基本够用了。但是这种方式的cache,当网站结构很复杂时,生成N多的cache小文件,if的判断是否会造成比较大的资源损耗和效率较低?这个问题值得思考,但没做过测试不能有实际数据去说明,只是从理论上来说,if必然会导致磁盘的io搜索,会有性能损耗和时间损耗。

3、基于memcached的缓存

nginx对memcached有所支持,但是功能并不是特别之强,性能上还是非常之优秀。

location /mem/ {
if ( $uri ~ “^/mem/([0-9A-Za-z_]*)$” )
{
set $memcached_key “$1″;
memcached_pass     192.168.1.2:11211;
}
expires 70;
}


这个配置会将http://marry5.com/mem/abc指明到memcached的abc这个key去取数据。

nginx目前没有写入memcached的任何机制,所以要往memcached里写入数据得用后台的动态语言完成,可以利用404定向到后端去写入数据。

4、基于第三方插件ncache

ncache是新浪兄弟开发的一个不错的项目,它利用nginx和memcached实现了一部分类似squid缓存的功能,我并没有使用这个插件的经验,可以参考:

http://code.google.com/p/ncache/

5、nginx新开发的proxy_cache功能

从nginx-0.7.44版开始,nginx支持了类似squid较为正规的cache功能,目前还处于开发阶段,支持相当有限,这个缓存是把链接用md5编码hash后保存,所以它可以支持任意链接,同时也支持404/301/302这样的非200状态。

配置:

首先配置一个cache空间:

proxy_cache_path /pathforcache levels=1:2 keys_zone=NAME:10m inactive=5m max_size=2m clean_time=1m; #定义cache目录,这一句话务必记得,放在http{}中而不是放到server{}里面

 

接着再配置一个proxy缓存目录

proxy_temp_path /pathfortmp;  


意这个配置是在server标签外,levels指定该缓存空间有两层hash目录,第一层目录是1个字母,第二层为2个字母,保存的文件名就会
类似/path/to/cache/c/29/b7f54b2df7773722d382f4809d65029c;keys_zone为这个空间起个名
字,10m指空间大小为10MB;inactive的5m指缓存默认时长5分钟;max_size的2m是指单个文件超过2m的就不缓
存;clean_time指定一分钟清理一次缓存。

location / {
proxy_pass http://www.marry5.com/;
proxy_cache NAME;#使用NAME这个keys_zone
proxy_cache_valid 200 302 1h;#200和302状态码保存1小时
proxy_cache_valid 301 1d;#301状态码保存一天
proxy_cache_valid any 1m;#其它的保存一分钟
}

ps:
支持cache的0.7.44到0.7.51这几个版本的稳定性均有问题,访问有些链接会出现错误,所以这几个版本最好不要在生产环境中使
用。nginx-0.7下目前所知较为稳定的版本是0.7.39。稳定版0.6.36版也是近期更新,如果在配置里没有使用到0.7的一些新标签新功能,
也可以使用0.6.36版。这个cache模块还在开发阶段,在功能上还有许多等待改进的地方,例如针对不同文件类型设置不同的过期时间等.