13 Nginx 的反向代理(上)

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2023-12-01

Nginx 最强大的地方是在于其 HTTP 请求的反向代理，也即常说的七层反向代理。在这一层代理中，通过 Nginx 框架提供的相关配置，我们能在该层将发送过来的 http 协议转换成各种其他的协议比如 fastcgi 协议、uwsgi协议、grpc、http(高版本协议)、websocket协议等。这样使用 Nginx 框架，我们可以支持多种应用服务(java web、python web等)的反向代理。

Nginx 从1.9.0开始，新增加了一个 stream 模块，用来实现四层协议( TCP 或 UDP 协议)的转发、代理或者负载均衡。这层比较简单，只是单纯将 TCP 或 UDP 层的流量转发到上游服务器中。接下来，我们将分别介绍这两种反向代理的基本用法。

1. Nginx 的四层反向代理

前面我们刚开始使用 Nginx 时只是用了 http 指令块，因为是针对 http 请求进行处理。这进行的是四层反向代理，转发 TCP 或者 UDP 协议的报文。针对该层的处理，Nginx 是使用了 stream 模块进行处理，对应的是 stream 指令块，它和 http 指令块非类似，用法几乎一致。stream 指令块里面可以包含 server 指令块，server 指令块里面也可以包含 listen 指令块指定监听的端口、还可以包含 proxy_pass
指令，对该端口监听的 tcp 或者 udp 报文进行转发。总之，和 http 指令块大部分用法一致。

...

stream {
    ...
        
    server {
        listen 3440;
        # 转发四层流量
        proxy_pass 192.168.1.103:3440;
    }
    
    ...
}

...

此外，从nginx-1.11.2版开始， ngx_stream_core_module，也同 http 模块一样支持变量，部分支持变量如下，这和 http 模块也是类似的，甚至连变量名都非常相似：

$binary_remote_addr: 二进制格式的客户端地址
$bytes_received: 从客户端接收到的字节数
$bytes_sent: 发往客户端的字节数
$hostname: 连接域名
$msec: 毫秒精度的当前时间
$nginx_version: nginx的版本
$pid: worker进程号
$protocol: 通信协议（UDP or TCP）
$remote_addr: 客户端ip
$remote_port: 客户端端口
$server_addr: 接受连接的服务器ip，计算此变量需要一次系统调用。所以避免系统调用，在listen指令里必须指定具体的服务器地址并且使用参数bind。
$server_port: 接受连接的服务器端口
$session_time: 毫秒精度的会话时间（版本1.11.4开始）
$status: 会话状态（版本1.11.4开始), 可以是一下几个值：
200
成功
400
不能正常解析客户端数据
403
禁止访问
500
服务器内部错误
502
网关错误，比如上游服务器无法连接
503
服务不可用，比如由于限制连接等措施导致
$time_iso8601: ISO 8601时间格式
$time_local: 普通日志格式的时间戳

2. Nginx 七层反向代理

2.1 http协议的反向代理

nginx 七层方向代理处理的是 http 请求，对应的是 http 协议。如果只是转发 http 请求，可以简单使用 proxy_pass 指令即可。这和我们之前简单的反向代理示例一致。

# 在转发 http 请求时，URL必须以 http 或者 https 开头 
Syntax:	proxy_pass URL;
Default: —
Context: location, if in location, limit_except

在使用 prxoy_pass 指令对 http 或者 https 协议进行反向代理时，需要注意一下问题：

在URL携带URI时，会将对应的URL直接转发到上游服务器
在URL携带URI时，会将location参数中匹配上的那一段替换为该URL

看下面的示例配置:


...

http {
    
    server {
        listen 8000;
        location /test {
            proxy_pass http://ip:port/xyz;
        }
    }
    
    server {
        listen 9000;
        location /test {
            proxy_pass http://ip:port;
        }
    }
    
}

...

在代理 http 请求 http://主机ip:8000/test/abc 时，由于 proxy_pass 指令后面的 URL 带了 /xyz 这样的路径，所以转发的请求是 http:// ip:port/xyz/abc，其中匹配的 /test 已经被替换掉了。而对于第二个 http 请求 http://主机ip:9000/test/abc 时，由于 proxy_pass指令后面直接是上游服务器地址，没有带 URI，所以转发的请求为 http://ip:port/test/abc，其中匹配到的/test并没有被替换。

3. 案例实战

本节实战中，我们准备好两个案例测试，一个是测试使用 stream 模块进行四层方向代理测试；另一个案例测试前面提到的七层代理中 proxy_pass 指令的用法，主要实战前面提到的注意点。

3.1 四层反向代理示例

在nginx.conf的中加入如下配置:

...
stream {
    server {
        listen 3000;
        return '3000 server get ip: $remote_addr!n';
    }
    
    server {
        listen 30;
        # 注意，只写ip和port，不要加上［http:]之类的，这里是四层的协议
        proxy_pass 127.0.0.1:3000;
    }

}
...

启动 nginx 后，我们在外面通过 telnet 命令访问该主机的 3000 和 30端口，可以看到如下结果:

[shen@shen ~]$ telnet 180.76.152.113 3000
Trying 180.76.152.113...
Connected to 180.76.152.113.
Escape character is '^]'.
3000 server get ip: 103.46.244.108!

[shen@shen ~]$ telnet 180.76.152.113 30
Trying 180.76.152.113...
Connected to 180.76.152.113.
Escape character is '^]'.
3000 server get ip: 127.0.0.1!
Connection closed by foreign host.

可以看到，访问30端口时，nginx 帮我们转发 tcp 层流量到 3000端口，最后返回了相关响应字符串。

3.2 七层反向代理示例

在 nginx.conf 中加入如下的测配置：

...

http {
    
    server {
        listen   8000;
        return   200  '$urin';
    }

    server {
        listen   9001;
        location /test {
            proxy_pass http://127.0.0.1;
        }
    }


    server {
        listen   9002;
        location /test {
            proxy_pass http://127.0.0.1/xyz;
        }
    }

}

...

启动 nginx 后，通过请求服务器的8000端口，我们可以知道请求的 uri 值，然后测试经过两种类型的 proxy_pass 配置后最后的 uri 的值。具体操作以及结果如下：

# 测试8000端口显示的uri值
[shen@shen ~]$ curl http://180.76.152.113:8000/test/abc
/test/abc
# 9001端口配置中proxy_pass后面的URL不带URI
[shen@shen ~]$ curl http://180.76.152.113:9001/test/abc
/test/abc
# 9002端口配置中proxy_pass后面的URL带URI，会替换到匹配的/test
[shen@shen ~]$ curl http://180.76.152.113:9002/test/abc
/xyz/abc

4. 小结

本节中介绍了 Nginx 的四层反向代理和七层反向代理，并用案例进行了演示。刚开始使用时只是用了 http 指令块，因为是针对 http 请求进行处理。这进行的是四层反向代理。nginx 七层方向代理处理的是 http 请求，对应的是 http 协议。如果只是转发 http 请求，可以简单使用 proxy_pass 指令即可。这和我们之前简单的反向代理示例一致。