面試官：關(guān)于負(fù)載均衡你了解多少，知道哪些常用框架

問(wèn)題分析：

工作中小編也會(huì)經(jīng)常接觸到 Nginx，比如美團(tuán)的 Oceanus 框架，是一款 HTTP 服務(wù)治理框架，這個(gè)框架就是基于 Nginx和 ngx_lua 擴(kuò)展的，主要提供服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡功能，日常的開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)中，如果你想弄懂公司的 Oceanus ，Nginx 知識(shí)肯定是必不可少的，我想這也是我在面試中被問(wèn)及 Nginx 相關(guān)知識(shí)的原因。

Nginx，使用最多最常見(jiàn)的，很多公司自己的負(fù)載均衡框架都是基于 Nginx 開(kāi)發(fā)的。

LVS

HAProxy

F5，硬件負(fù)載均衡，價(jià)格昂貴。

無(wú)論使用哪種方案，目的都是要解決同樣的問(wèn)題，掌握其中一個(gè)框架的原理后，再看其它幾個(gè)一定不會(huì)覺(jué)得吃力，接下來(lái)就通過(guò) Nginx 實(shí)例來(lái)學(xué)習(xí)。

NGINX-logo-rgb-large

1.Nginx 簡(jiǎn)介

Nginx（發(fā)音同engine x）是異步框架的網(wǎng)頁(yè)服器，也可以用作反向代理、負(fù)載平衡器和HTTP緩存。該軟件由伊戈?duì)枴べ愃饕騽?chuàng)建并于2004年首次公開(kāi)發(fā)布。[6] 2011年成立同名公司以提供支持。[7]2019年3月11日，Nginx公司被F5 Networks以6.7億美元收購(gòu)[8]。

Nginx 官網(wǎng)：http://nginx.org/

下載列表：http://nginx.org/en/download.html

————維基百科

注意，http://nginx.org/ 區(qū)別于 http://nginx.com 前者是開(kāi)源免費(fèi)的，后者是企業(yè)版收費(fèi)的

選擇 Nginx 的理由

軟件成熟，2002年誕生到2019年，經(jīng)過(guò)多年的沉淀和各大互聯(lián)網(wǎng)公司的實(shí)踐改進(jìn)，Nginx 已經(jīng)非常成熟，網(wǎng)上教程豐富，易于開(kāi)發(fā)者維護(hù)。

高性能Web服務(wù)器，單機(jī)能夠支持高達(dá) 50,000 個(gè)并發(fā)連接數(shù)的響應(yīng)。

異步的、非阻塞，使用了epoll和kqueue模型，壓縮請(qǐng)求和相應(yīng)數(shù)據(jù)大小，節(jié)省寬帶。

優(yōu)秀的反向代理服務(wù)器，隱藏 Server 地址，提高安全性。

支持 Http 緩存

只需要安裝 Nginx 配置好配置文件，就可以是實(shí)現(xiàn) Https 訪(fǎng)問(wèn)。

worker_processes 1; events { worker_connections 1024; }http { include mime.types; default_type application/octet-stream;sendfile on;keepalive_timeout 65;server {listen 443;server_name wangzha.tech www.wangzha.tech;ssl on;root html;index index.html index.htm;ssl_certificate /www/server/nginx/conf/1631800_www.wangzha.tech.pem;ssl_certificate_key /www/server/nginx/conf/1631800_www.wangzha.tech.key;ssl_session_timeout 5m;ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4;ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;ssl_prefer_server_ciphers on;location / {proxy_pass http://47.99.146.163:80;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;proxy_set_header Host $http_host;} }server {listen 80;server_name www.wangzha.tech;} }

2.Nginx 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

nginx架構(gòu)圖

Nginx架構(gòu)圖 ?圖片來(lái)自 http://www.aosabook.org/en/nginx.html

主從模式

Nginx 啟動(dòng)后會(huì)創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程，一個(gè) Master 進(jìn)程和多個(gè) Worker 進(jìn)程，Master 進(jìn)程主要負(fù)責(zé)讀取配置文件，管理維護(hù)多個(gè) Worker 進(jìn)程，像是一個(gè)大內(nèi)總管，Master 自身不處理用戶(hù)請(qǐng)求，用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的 web service 都是通過(guò)多個(gè) Worker 進(jìn)程處理，Worker 才是真正干活的，這種 Master Worker的主從設(shè)計(jì)理念在 。Worker 的數(shù)量可以通過(guò)配置文件隨時(shí)調(diào)整，非常靈活。

Master 主要職責(zé)：

讀取 Nginx 配置文件，配置實(shí)時(shí)生效。

監(jiān)控 worker 進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)，管理 worker 的創(chuàng)建與啟動(dòng)，當(dāng) worker 進(jìn)程出現(xiàn)異常情況，Master 會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng) worker 進(jìn)程。

接收用戶(hù)請(qǐng)求，將請(qǐng)求分發(fā)給 worker 處理。

而 worker 進(jìn)程是從 Master 進(jìn)程 fork 過(guò)來(lái)的，worker 進(jìn)程只負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求，從讀取請(qǐng)求，解析請(qǐng)求，處理請(qǐng)求，讀取到服務(wù)器返回的 response 數(shù)據(jù)后，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給客戶(hù)端。每個(gè)請(qǐng)求只會(huì)被一個(gè) worker 進(jìn)程處理。

異步非阻塞 I/O

I/O 分兩種，網(wǎng)絡(luò) I/O，讀取 socket，另一種是磁盤(pán) ?I/O，讀取磁盤(pán)數(shù)據(jù)。我們知道計(jì)算機(jī)的 CPU 執(zhí)行代碼的速度極快，然而一旦遇到IO 操作，如讀寫(xiě)文件、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)，就需要等待IO操作完成。這樣做CPU大部分都是在等待，等待蝸牛般速度的磁盤(pán) IO 操作，這極大的浪費(fèi)了 CPU 的性能，很顯然，這種設(shè)計(jì)是不合理的，如果一個(gè)進(jìn)程想要執(zhí)行一個(gè) read() 或 write() 同步調(diào)用，那么進(jìn)程必須等到硬件完成 I/O 操作后才能進(jìn)行下一步操作，這叫做同步調(diào)用。

Nginx 為了提供并發(fā)能力，避開(kāi)了這種同步阻塞的設(shè)計(jì)，采用異步，非阻塞，使用 epoll 多路復(fù)用模型，這是 Nginx 支持高并發(fā)的靈魂所在，如果讀者對(duì) 同步/異步 I/O 為什么會(huì)提高程序的響應(yīng)速度不是很理解，推薦看 IBM 這篇文章：https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-async/ ，IO屬于基礎(chǔ)篇，在 Nginx 篇不做過(guò)多闡述了。

模塊化設(shè)計(jì)

關(guān)于模塊化設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)單的理解一個(gè)功能就是一個(gè)模塊，類(lèi)似于設(shè)計(jì)模式里六大原則之一“單一職責(zé)原則”，這種設(shè)計(jì)的好處就是“高內(nèi)聚，低耦合”，Nginx 采用模塊化設(shè)計(jì)繼承了這個(gè)特點(diǎn)，且用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要選擇性安裝，具有高度的靈活性。

Nginx 共有五大類(lèi)型的模塊：

核心模塊：提供最基本的核心服務(wù)，如進(jìn)程管理，權(quán)限控制等。

事件模塊：Nginx 支持事件驅(qū)動(dòng)的核心模塊。

標(biāo)準(zhǔn) HTTP 模塊：提供 http 相關(guān)功能，如代理，轉(zhuǎn)發(fā)，壓縮，加密，負(fù)載均衡。

Mail 服務(wù)模塊：提供基本的郵件發(fā)送服務(wù)，郵件服務(wù)模塊是 Nginx 的特色。

第三方模塊：支持豐富的第三方自定義模塊，

關(guān)于上述模塊如何配置使用不必全部記下來(lái)，工作中現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣(mài)就可以，活學(xué)活用，記住這些模塊的功能，用的時(shí)候再去查找文檔。

如知道了 Nginx 提供了郵件服務(wù)，百度 Google 一下“Nginx 如何配置郵件服務(wù)” 就會(huì)得到下面的配置：

mail {server_name mail.myweb.name;auth_http mail.postfix.cn:80/auth.php; #配置了HTTP認(rèn)證地址imap_capabilities IMAP4rev1 UIDPLUS IDLE LITERAL+ QUOTA;pop3_auth plain apop cram-md5;pop3_capabilities LAST TOP USER PIPELINING UIDL;smtp_auth login plain cram-md5;smtp_capabilities "SIZE 10485760" ENHANCESTATUSCODES 8BITMIME DSN;xclient off;server{listen 25;protocol smtp;}server{listen 110;protocol pop3;proxy_pass_error_message on;}server {listen 143;protocol imap;} }

3.總結(jié)

本節(jié)主要介紹了 Nginx 的特性和架構(gòu)模型，在大公司，如果你是一名開(kāi)發(fā)人員，你可能不會(huì)直接接觸 Nginx 配置，會(huì)有專(zhuān)門(mén)的運(yùn)維人員去做這件事，但是這不代表你可以不會(huì)，Nginx 的很多設(shè)計(jì)思想值得每個(gè)優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)者學(xué)習(xí)，使用太廣泛，如果做二次開(kāi)發(fā)，Nginx 可以說(shuō)架構(gòu)師必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，面試經(jīng)常會(huì)問(wèn) Nginx 如何實(shí)現(xiàn)高并發(fā)？你需要知道異步，非阻塞，epoll，需要知道 Master Worker 模型，Nginx常見(jiàn)的優(yōu)化配置？為什么 Nginx 不使用多線(xiàn)程?

參考資料

http://www.aosabook.org/en/nginx.html

《Nginx高性能web服務(wù)器詳解》

最后，再附上我歷時(shí)三個(gè)月總結(jié)的?Java 面試 + Java 后端技術(shù)學(xué)習(xí)指南，這是本人這幾年及春招的總結(jié)，目前，已經(jīng)拿到了大廠offer，拿去不謝！

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的面试官：关于负载均衡你了解多少的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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