展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows macOS软件 IOS软件 Android AI PDF教程 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Nginx中的upstream模块如何使用

Nginx中的upstream模块如何使用

upstream模块简介nginx模块一般被分成三大类:handler、filter和upstream。前面的章节中,读者已经了解了handler、filter。利用这两类模块,可以使nginx轻松完成任何单机工作。而upstream模块,将使nginx跨越单机的限制,完成网络数据的接收、处理和转发。数据转发功能,为nginx提供了跨越单机的横向处理能力,使nginx摆脱只能为终端节点提供单一功能的限制,使它具备了网络应用级别的拆分、封装和整合的功能。数据转发是nginx有能力构建一个网络应用的关键组件。

upstream模块简介

  • nginx模块一般被分成三大类:handler、filter和upstream。前面的章节中,读者已经了解了handler、filter。利用这两类模块,可以使nginx轻松完成任何单机工作。

  • 而upstream模块,将使nginx跨越单机的限制,完成网络数据的接收、处理和转发。

  • 数据转发功能,为nginx提供了跨越单机的横向处理能力,使nginx摆脱只能为终端节点提供单一功能的限制,使它具备了网络应用级别的拆分、封装和整合的功能。

  • 数据转发是nginx有能力构建一个网络应用的关键组件。当然,鉴于开发成本的问题,一个网络应用的关键组件一开始往往会采用高级编程语言开发。但是当系统到达一定规模,并且需要更重视性能的时候,为了达到所要求的性能目标,高级语言开发出的组件必须进行结构化修改。

此时,对于修改代价而言,nginx的upstream模块体现出了它的优势,因为它天生就快。作为附带,nginx的配置系统提供的层次化和松耦合使得系统的扩展性也达到比较高的程度。

upstream模块接口

从本质上说,upstream属于handler,只是他不产生自己的内容,而是通过请求后端服务器得到内容,所以才称为upstream(上游)。请求并取得响应内容的整个过程已经被封装到nginx内部,所以upstream模块只需要开发若干回调函数,完成构造请求和解析响应等具体的工作。

upstream模块回调函数列举如下:

函数名称描述
create_request生成发送到后端服务器的请求缓冲(缓冲链),在初始化upstream 时使用
reinit_request在某台后端服务器出错的情况,nginx会尝试另一台后端服务器。 nginx选定新的服务器以后,会先调用此函数,以重新初始化 upstream模块的工作状态,然后再次进行upstream连接
process_header处理后端服务器返回的信息头部。所谓头部是与upstream server 通信的协议规定的,比如HTTP协议的header部分,或者memcached 协议的响应状态部分
abort_request在客户端放弃请求时被调用。不需要在函数中实现关闭后端服务 器连接的功能,系统会自动完成关闭连接的步骤,所以一般此函 数不会进行任何具体工作
finalize_request正常完成与后端服务器的请求后调用该函数,与abort_request 相同,一般也不会进行任何具体工作
input_filter处理后端服务器返回的响应正文。nginx默认的input_filter会 将收到的内容封装成为缓冲区链ngx_chain。该链由upstream的 out_bufs指针域定位,所以开发人员可以在模块以外通过该指针得到后端服务器返回的正文数据。memcached模块实现了自己的 input_filter,在后面会具体分析这个模块。
input_filter_init初始化input filter的上下文。nginx默认的input_filter_init 直接返回

memcached模块分析

  • memcache是一款高性能的分布式cache系统,得到了非常广泛的应用。memcache定义了一套私有通信协议,使得不能通过HTTP请求来访问memcache。但协议本身简单高效,而且memcache使用广泛,所以大部分现代开发语言和平台都提供了memcache支持,方便开发者使用memcache。

  • nginx提供了ngx_http_memcached模块,提供从memcache读取数据的功能,而不提供向memcache写数据的功能。

upstream模块使用的就是handler模块的接入方式。

同时,upstream模块的指令系统的设计也是遵循handler模块的基本规则:配置该模块才会执行该模块。

那么,upstream模块的特别之处究竟在哪里呢?那就是upstream模块的处理函数,upstream模块的处理函数进行的操作都包含一个固定的流程:(以memcached模块举例,在memcached的处理函数ngx_http_memcached_handler中)

创建upstream数据结构:

ngx_http_upstream_t            *u;
if (ngx_http_upstream_create(r) != NGX_OK) {
    return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
u = r->upstream;

设置模块的tag和schema。schema现在只会用于日志,tag会用于buf_chain管理:

ngx_str_set(&u->schema, "memcached://");
u->output.tag = (ngx_buf_tag_t) &ngx_http_memcached_module;

设置upstream的后端服务器列表数据结构:

mlcf = ngx_http_get_module_loc_conf(r, ngx_http_memcached_module);
u->conf = &mlcf->upstream;

设置upstream回调函数:

u->create_request = ngx_http_memcached_create_request;
u->reinit_request = ngx_http_memcached_reinit_request;
u->process_header = ngx_http_memcached_process_header;
u->abort_request = ngx_http_memcached_abort_request;
u->finalize_request = ngx_http_memcached_finalize_request;
   
u->input_filter_init = ngx_http_memcached_filter_init;
u->input_filter = ngx_http_memcached_filter;

创建并设置upstream环境数据结构:

ctx = ngx_palloc(r->pool, sizeof(ngx_http_memcached_ctx_t));
if (ctx == NULL) {
    return NGX_HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR;
}
ctx->request = r;

ngx_http_set_ctx(r, ctx, ngx_http_memcached_module);

u->input_filter_ctx = ctx;

完成upstream初始化并进行收尾工作:

r->main->count++;
ngx_http_upstream_init(r);
return NGX_DONE;

任何upstream模块,简单如memcached,复杂如proxy、fastcgi都是如此。
不同的upstream模块在这6步中的最大差别会出现在第2、3、4、5上。

其中第2、4两步很容易理解,不同的模块设置的标志和使用的回调函数肯定不同。第5步也不难理解。

只有第3步是有点费解的,不同的模块在取得后端服务器列表时,策略的差异非常大,有如memcached这样简单明了的,也有如proxy那样逻辑复杂的。

第6步不同模块之间通常是一致的。将count加1,然后返回NGX_DONE。
nginx遇到这种情况,虽然会认为当前请求的处理已经结束,但是不会释放请求使用的内存资源,也不会关闭与客户端的连接。
之所以需要这样,是因为nginx建立了upstream请求和客户端请求之间一对一的关系,在后续使用ngx_event_pipe将upstream响应发送回客户端时,还要使用到这些保存着客户端信息的数据结构。
将upstream请求和客户端请求进行一对一绑定,这个设计有优势也有缺陷。优势就是简化模块开发,可以将精力集中在模块逻辑上,而缺陷同样明显,一对一的设计很多时候都不能满足复杂逻辑的需要。

回调函数:(依然是以memcached模块的处理函数为例)

  • ngx_http_memcached_create_request:很简单的按照设置的内容生成一个key,接着生成一个“get $key”的请求,放在r->upstream->request_bufs里面。

  • ngx_http_memcached_reinit_request:无需初始化。

  • ngx_http_memcached_abort_request:无需额外操作。

  • ngx_http_memcached_finalize_request:无需额外操作。

  • ngx_http_memcached_process_header:模块的业务重点函数。memcache协议的头部信息被定义为第一行文本,代码如下:

#define LF     (u_char) '\n'
for (p = u->buffer.pos; p < u->buffer.last; p++) {
    if (*p == LF) {
        goto found;
    }
}

如果在已读入缓冲的数据中没有发现LF(‘\n’)字符,函数返回NGX_AGAIN,表示头部未完全读入,需要继续读取数据。nginx在收到新的数据以后会再次调用该函数。

nginx处理后端服务器的响应头时只会使用一块缓存,所有数据都在这块缓存中,所以解析头部信息时不需要考虑头部信息跨越多块缓存的情况。而如果头部过大,不能保存在这块缓存中,nginx会返回错误信息给客户端,并记录error log,提示缓存不够大。

ngx_http_memcached_process_header的重要职责是将后端服务器返回的状态翻译成返回给客户端的状态。例如:

u->headers_in.content_length_n = ngx_atoof(start, p - start);
···
u->headers_in.status_n = 200;
u->state->status = 200;
···
u->headers_in.status_n = 404;
u->state->status = 404;

u->state用于计算upstream相关的变量。比如u->state->status将被用于计算变量“upstream_status”的值。u->headers_in将被作为返回给客户端的响应返回状态码。而u->headers_in.content_length_n则是设置返回给客户端的响应的长度。

在这个函数中一定要在处理完头部信息以后需要将读指针pos后移,否则这段数据也将被复制到返回给客户端的响应的正文中,进而导致正文内容不正确。

ngx_http_memcached_process_header函数完成响应头的正确处理,应该返回NGX_OK。如果返回NGX_AGAIN,表示未读取完整数据,需要从后端服务器继续读取数据。返回NGX_DECLINED无意义,其他任何返回值都被认为是出错状态,nginx将结束upstream请求并返回错误信息。

ngx_http_memcached_filter_init:修正从后端服务器收到的内容长度。因为在处理header时没有加上这部分长度。

ngx_http_memcached_filter:
memcached模块是少有的带有处理正文的回调函数的模块。
因为memcached模块需要过滤正文末尾CRLF “END” CRLF,所以实现了自己的filter回调函数。

处理正文的实际意义是将从后端服务器收到的正文有效内容封装成ngx_chain_t,并加在u->out_bufs末尾。

nginx并不进行数据拷贝,而是建立ngx_buf_t数据结构指向这些数据内存区,然后由ngx_chain_t组织这些buf。这种实现避免了内存大量搬迁,也是nginx高效的原因之一。

本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
编程开发
相关文章 更多
精品专题 更多
本月促销

正软商城本月促销专区,汇集办公、设计、安全、影音、系统工具及AI软件等正版软件优惠活动,提供限时折扣、特价授权和优惠购买信息,活动库存及价格以页面实时展示为准。

装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

IOS软件

正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

AI

正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

PDF教程

正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

Mac软件 更多
灵活计算器
灵活计算器

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

图几
图几

图几是一款适用于 macOS 的截图、标注与美化工具,支持离线操作保障隐私。界面整理和高频系统操作被放到一起考虑,桌面或窗口内容一多时,管理起来会更省心。

密码键盘
密码键盘

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

思源笔记
思源笔记

思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

Office 365 简体中文
Office 365 简体中文

一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

WALTR PRO
WALTR PRO

WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

CodeExpander
CodeExpander

CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。

Mountain Duck
Mountain Duck

Mountain Duck 是一款能将多个网盘挂载到本地的工具,像本地磁盘一样使用网盘。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

Menuist
Menuist

Menuist 是一款面向 macOS 的 Finder 右键菜单增强工具,主要用来补充新建文件、快捷导航等常用操作,让日常文件管理和访问路径时更高效、更顺手。

Mole
Mole

Mole 是一款专为 Mac 设计的深度清理优化工具,涵盖缓存清理、应用管理及实时状态监控等功能。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

WINDOWS 更多
Windows 10
Windows 10

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

思源笔记
思源笔记

思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

傲梅轻松备份
傲梅轻松备份

傲梅轻松备份是一款专业易用的数据备份软件,为重要数据提供安全保障。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

Office 365 简体中文
Office 365 简体中文

一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

Wise Folder Hider Pro
Wise Folder Hider Pro

Wise Folder Hider Pro 是一款专业级文件和文件夹隐藏加密软件,为私密数据添加多重保护。高频操作更强调就近处理,浏览、整理和跨目录移动文件时,来回切换和重复点击都会少很多。

WALTR PRO
WALTR PRO

WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

CodeExpander
CodeExpander

CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。

PinStack
PinStack

PinStack是一款轻量级的Windows平台剪贴板管理工具,优化您的剪贴板使用体验。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

Mountain Duck
Mountain Duck

Mountain Duck 是一款能将多个网盘挂载到本地的工具,像本地磁盘一样使用网盘。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

Seer
Seer

Seer是一款在Win平台下的空格键功能增强效率工具,只需轻敲空格键,就能预览几乎任何格式的文件。它更适合把零散的小功能集中起来使用,处理高频琐碎任务时会更省事。