面試官：關于負載均衡你了解多少，知道哪些常用框架

問題分析：

工作中小編也會經常接觸到 Nginx，比如美團的 Oceanus 框架，是一款 HTTP 服務治理框架，這個框架就是基于 Nginx和 ngx_lua 擴展的，主要提供服務注冊與發(fā)現、動態(tài)負載均衡功能，日常的開發(fā)學習中，如果你想弄懂公司的 Oceanus ，Nginx 知識肯定是必不可少的，我想這也是我在面試中被問及 Nginx 相關知識的原因。

Nginx，使用最多最常見的，很多公司自己的負載均衡框架都是基于 Nginx 開發(fā)的。

LVS

HAProxy

F5，硬件負載均衡，價格昂貴。

無論使用哪種方案，目的都是要解決同樣的問題，掌握其中一個框架的原理后，再看其它幾個一定不會覺得吃力，接下來就通過 Nginx 實例來學習。

NGINX-logo-rgb-large

1.Nginx 簡介

Nginx（發(fā)音同engine x）是異步框架的網頁服器，也可以用作反向代理、負載平衡器和HTTP緩存。該軟件由伊戈爾·賽索耶夫創(chuàng)建并于2004年首次公開發(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[8]。

Nginx 官網：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 前者是開源免費的，后者是企業(yè)版收費的

選擇 Nginx 的理由

軟件成熟，2002年誕生到2019年，經過多年的沉淀和各大互聯網公司的實踐改進，Nginx 已經非常成熟，網上教程豐富，易于開發(fā)者維護。

高性能Web服務器，單機能夠支持高達 50,000 個并發(fā)連接數的響應。

異步的、非阻塞，使用了epoll和kqueue模型，壓縮請求和相應數據大小，節(jié)省寬帶。

優(yōu)秀的反向代理服務器，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，就可以是實現 Https 訪問。

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 整體架構設計

nginx架構圖

Nginx架構圖 ?圖片來自 http://www.aosabook.org/en/nginx.html

主從模式

Nginx 啟動后會創(chuàng)建多個進程，一個 Master 進程和多個 Worker 進程，Master 進程主要負責讀取配置文件，管理維護多個 Worker 進程，像是一個大內總管，Master 自身不處理用戶請求，用戶訪問的 web service 都是通過多個 Worker 進程處理，Worker 才是真正干活的，這種 Master Worker的主從設計理念在 。Worker 的數量可以通過配置文件隨時調整，非常靈活。

Master 主要職責：

讀取 Nginx 配置文件，配置實時生效。

監(jiān)控 worker 進程運行狀態(tài)，管理 worker 的創(chuàng)建與啟動，當 worker 進程出現異常情況，Master 會自動重新啟動 worker 進程。

接收用戶請求，將請求分發(fā)給 worker 處理。

而 worker 進程是從 Master 進程 fork 過來的，worker 進程只負責處理請求，從讀取請求，解析請求，處理請求，讀取到服務器返回的 response 數據后，再將數據轉發(fā)給客戶端。每個請求只會被一個 worker 進程處理。

異步非阻塞 I/O

I/O 分兩種，網絡 I/O，讀取 socket，另一種是磁盤 ?I/O，讀取磁盤數據。我們知道計算機的 CPU 執(zhí)行代碼的速度極快，然而一旦遇到IO 操作，如讀寫文件、發(fā)送網絡數據時，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 IO 操作，這極大的浪費了 CPU 的性能，很顯然，這種設計是不合理的，如果一個進程想要執(zhí)行一個 read() 或 write() 同步調用，那么進程必須等到硬件完成 I/O 操作后才能進行下一步操作，這叫做同步調用。

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

模塊化設計

關于模塊化設計可以簡單的理解一個功能就是一個模塊，類似于設計模式里六大原則之一“單一職責原則”，這種設計的好處就是“高內聚，低耦合”，Nginx 采用模塊化設計繼承了這個特點，且用戶可以根據自己的需要選擇性安裝，具有高度的靈活性。

Nginx 共有五大類型的模塊：

核心模塊：提供最基本的核心服務，如進程管理，權限控制等。

事件模塊：Nginx 支持事件驅動的核心模塊。

標準 HTTP 模塊：提供 http 相關功能，如代理，轉發(fā)，壓縮，加密，負載均衡。

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

第三方模塊：支持豐富的第三方自定義模塊，

關于上述模塊如何配置使用不必全部記下來，工作中現學現賣就可以，活學活用，記住這些模塊的功能，用的時候再去查找文檔。

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

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

本節(jié)主要介紹了 Nginx 的特性和架構模型，在大公司，如果你是一名開發(fā)人員，你可能不會直接接觸 Nginx 配置，會有專門的運維人員去做這件事，但是這不代表你可以不會，Nginx 的很多設計思想值得每個優(yōu)秀的開發(fā)者學習，使用太廣泛，如果做二次開發(fā)，Nginx 可以說架構師必須掌握的基礎知識，面試經常會問 Nginx 如何實現高并發(fā)？你需要知道異步，非阻塞，epoll，需要知道 Master Worker 模型，Nginx常見的優(yōu)化配置？為什么 Nginx 不使用多線程?

參考資料

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

《Nginx高性能web服務器詳解》

最后，再附上我歷時三個月總結的?Java 面試 + Java 后端技術學習指南，這是本人這幾年及春招的總結，目前，已經拿到了大廠offer，拿去不謝！

下載方式

1.?首先掃描下方二維碼

2.?后臺回復「Java面試」即可獲取

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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