第1章 CDN与反向代理缓存

1.1 CDN

CDN解决了用户访问最后一公里的问题。

参考腾讯CDN白皮书

1.1.1 CDN关键技术

内容调度：智能dns（根据你的localDNS的IP来判断）
监测系统：监测各个节点的链路状态和健康状态
内容分发：预缓存（PUSH（分发）、PULL（回源））
过期刷新：缓存刷新
数据存储：文件的存储（内容源存储、Cache节点存储）
内容管理：鉴黄等不良内容管理
用户配置中心：saltstack/ansible
计费系统：商业CDN功能
数据可视化：日志分析，日志下载
防攻击：WAF

1.1.2 CDN请求流程

图片[1]|WEB架构之缓存-CDN与反向代理缓存（03）|leon的博客

1.1.3 腾讯云CDN基本架构

图片[2]|WEB架构之缓存-CDN与反向代理缓存（03）|leon的博客

1.2 Nginx反向代理缓存

1.2.1 编写缓存配置文件

[root@linux-node1 ~]# mkdir -p /data/cdn_cache/{proxy_temp_dir,proxy_cache_dir}
[root@linux-node1 ~]# chown -R nginx.nginx /data/cdn_cache/
[root@linux-node1 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/proxy.conf
# CDN
proxy_temp_path /data/cdn_cache/proxy_temp_dir;
proxy_cache_path /data/cdn_cache/proxy_cache_dir levels=1:2 keys_zone=cache_one:50m inactive=1d max_size=1g;
proxy_connect_timeout 5;
proxy_read_timeout 60;
proxy_send_timeout 5;
proxy_buffer_size 16k;
proxy_buffers 4 64k;
proxy_busy_buffers_size 128k;
proxy_temp_file_write_size 128k;
proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_404;

配置解析：

proxy_temp_path：缓存的临时目录
proxy_cache_path：缓存的目录
levels=1:2：缓存级别1:2，最后一位做一级目录，倒数第二和第三位做二级目录
keys_zone=cache_one:50m：缓存名称cache_one，内存缓存大小50M
inactive=1d：自动清除1天没访问的文件
max_size=1g：硬盘缓存大小
proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_404：后端服务器出现500,502等异常后，可以分配到下一台服务器程序继续处理，提高平台访问成功率

1.2.2 模拟反向代理环境

1.2.2.1 编辑nginx负载均衡和反向代理配置文件

[root@linux-node1 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/upstream.conf
upstream www.leonshadow.com.pool
{
        server 10.10.10.102:80 weight=10 max_fails=3;
}


[root@linux-node1 ~]# vim /etc/nginx/conf.d/www.leonshadow.com.conf
server
{
    listen 80;
    server_name www.leonshadow.com;
    access_log /var/log/nginx/www.leonshadow.com-access.log main;

    location ~ .*\.(gif|jpg|png|html|htm|css|js|ico|swf|pdf)$
    {
        #Proxy
        proxy_redirect off;
        proxy_next_upstream http_502 http_504 http_404 error timeout invalid_header;
        proxy_set_header            Host $host;
        proxy_set_header            X-real-ip $remote_addr;
        proxy_set_header            X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_pass    http://www.leonshadow.com.pool;

        # Use Proxy Cache
        proxy_cache cache_one;
        proxy_cache_key "$host$request_uri";
        add_header Cache "$upstream_cache_status";
        proxy_cache_valid  200 304 301 302 8h;
        proxy_cache_valid 404 1m;
        proxy_cache_valid  any 2d;
    }

    location /
    {
                proxy_redirect off;
                proxy_next_upstream http_502 http_504 http_404 error timeout invalid_header;
                proxy_set_header            Host $host;
                proxy_set_header            X-real-ip $remote_addr;
                proxy_set_header            X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
                proxy_pass    http://www.leonshadow.com.pool;
                client_max_body_size 40m;
                client_body_buffer_size 128k;
                proxy_connect_timeout 60;
                proxy_send_timeout 60;
                proxy_read_timeout 60;
                proxy_buffer_size 64k;
                proxy_buffers 4 32k;
                proxy_busy_buffers_size 64k;
    }
}

1.2.2.2 修改web服务器（10.10.102）配置文件

[root@linux-node2 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf
……
    server {
        listen       80;
        listen       [::]:80;
        server_name  www.leonshadow.com;
        root         /usr/share/nginx/html;
……

1.2.2.3 修改本机及反向代理服务器（10.10.10.101）host文件

[root@linux-node1 ~]# vim /etc/hosts
10.10.10.102 leonshadow.com

1.2.3 测试运行结果

[root@linux-node1 ~]# ps -ef |grep nginx
root       1737      1  0 12:43          00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx
nginx      1738   1737  0 12:43          00:00:00 nginx: worker process
nginx      1739   1737  0 12:43          00:00:00 nginx: worker process
# 出现了cache管理和调度的进程
nginx      1740   1737  0 12:43          00:00:00 nginx: cache manager process
nginx      1741   1737  0 12:43          00:00:00 nginx: cache loader process
root       1748   1411  0 12:43 pts/0    00:00:00 grep --color=auto nginx

[root@linux-node1 ~]# tree /data/cdn_cache/
/data/cdn_cache/
├── proxy_cache_dir
│   ├── 1
│   │   └── 11
│   │       └── 42169aa7a6fa07b22938ae0a038f1111
│   ├── 5
│   │   └── a6
│   │       └── fbd9701fec88c134cbaa678f61797a65
│   ├── a
│   │   └── 47
│   │       └── 6ad8d83c76f7e7682c4cf2281de3c47a
│   └── e
│       └── 13
│           └── 7d5301564cfea4a616a8b5c5e4d4c13e
└── proxy_temp_dir

10 directories, 4 files

1.2.4 Nginx CDN缓存规则

Nginx根据proxy_cache_key “$host$request_uri”;参数设置缓存文件的KEY，再根据KEY值计算MD5值，将MD5值根据levels=1:2的设置将最后一位设置为一级目录，将倒数第二位和倒数第三位设置为二级目录：

[root@linux-node1 ~]# tree /data/cdn_cache/
/data/cdn_cache/
├── proxy_cache_dir
│   ├── 1
│   │   └── 11
│   │       └── 42169aa7a6fa07b22938ae0a038f1111
│   ├── 5
│   │   └── a6
│   │       └── fbd9701fec88c134cbaa678f61797a65
│   ├── a
│   │   └── 47
│   │       └── 6ad8d83c76f7e7682c4cf2281de3c47a
│   └── e
│       └── 13
│           └── 7d5301564cfea4a616a8b5c5e4d4c13e
└── proxy_temp_dir

10 directories, 4 files
[root@linux-node1 ~]# head /data/cdn_cache/proxy_cache_dir/1/11/42169aa7a6fa07b22938ae0a038f1111
\N  _         N _   
KEY: www.leonshadow.com/index.htm
HTTP/1.1 404 Not Found
Server: nginx/1.16.1
Date: Sat, 11 Jul 2020 05:29:04 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 3650
Connection: close
ETag: "5d958342-e42"

[root@linux-node1 ~]# echo -n "www.leonshadow.com/index.htm" | md5sum
42169aa7a6fa07b22938ae0a038f1111  -

1.2.5 删除Nginx的CDN缓存

1.2.5.1 编写删除脚本

[root@linux-node1 ~]# vim /server/scripts/nginx_purge.sh
#!/bin/bash

cache_purge(){
PURGE_URL=$1
    URL_NAME=$(echo -n $PURGE_URL | md5sum | awk '{print $1}')
    FILE_NAME=$(echo $URL_NAME  | awk '{print "/data/cdn_cache/proxy_cache_dir/"substr($0,length($0),1)"/"substr($0,length($0
)-2,2)"/"$0}')
    rm -rf $FILE_NAME
}

purge_file(){
        PURGE_FILE=$1
        for url in $(cat $PURGE_FILE);do
                cache_purge $url
        done
}

purge_url(){
        PURGE_URL=$1
        cache_purge $PURGE_URL
}

usage(){
        echo $"Usage: $0 <url_file | 'url'>"
}

main (){
        if [ "$#" -ne 1 ];then
                usage;
        else
                if [ -f $1 ];then
                        purge_file $1;
                else
                        purge_url $1;
                fi
        fi
}

main $1

1.2.5.2 脚本使用规则

[root@linux-node1 scripts]# ./nginx_purge.sh
Usage: ./nginx_purge.sh <url_file | 'url'>

./nginx_purge.sh url：删除单个url的缓存
./nginx_purge.sh url_file：根据文件中列出的url批量删除

1.2.5.3 测试脚本

未删除缓存之前：
执行命令删除后：

[root@linux-node1 scripts]# ./nginx_purge.sh www.leonshadow.com/index.html

图片[7]|WEB架构之缓存-CDN与反向代理缓存（03）|leon的博客

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THE END