http服務端架構演進
摘要
在詳解http報文相關文章中我們介紹了http協議是如何工作的，那麼構建一個真實的網站還需要引入元件呢?一些常見的名詞到底是什麼含義呢？
- 什麼叫正向代理，什麼叫反向代理
- 服務代理與負載均衡的差別
- 有了nginx，為啥還需要LVS
- 都有哪些負載均衡的方式
服務端演進
在前面文章中我們介紹過最簡單的一種客戶端-服務端響應模式，如下
這是http服務最簡單的一種形式，服務端就一層web伺服器。
現在我們服務端變複雜了，使用者數增加了，併發量增加了。對我們服務端要求增加了
- 服務能力：一臺伺服器滿足不了這麼多的http的請求了。我們需要增加機器了，進行服務擴容了
- 安全防護：開始有人對我們的服務進行網路攻擊了，需要保護服務端伺服器，限制ip地址
- 網站升級: 網站上線後，需要提供7*24小時無間斷服務了，釋出新的版本，需要保證網站的可用。
代理服務
為了解決這些問題，我們需要引入中間層也就是代理，在客戶端和服務端中間插入一箇中間環節，代理服務。代理，狹義上講就是不生產內容，只是轉發上下游的請求和響應。
代理服務按照是否匿名可以分為
- 匿名代理： 外部不知道真實機器，只知道代理伺服器
- 透明代理： 外界知道代理，也知道真實伺服器
按照靠近客戶端還是服務端，分為
- 正向代理： 代理客戶端，代表著客戶端向伺服器端傳送請求
- 反向代理： 代理服務端，代表著伺服器向客戶端傳送請求。
http協議對代理的支援
因為http協議最開始並沒有考慮代理服務，設計的協議只是針對客戶端-伺服器模式。根據我們通常的架構標準，http協議層是不用關心使用者是如何使用的，代理服務這種中間產物自然不用考慮。服務端有獲取客戶端ip的需求，所以Squid這個快取代理軟體最先引入X-Forwarded-For
格式如下，從客戶端到各個代理服務，記錄下每一層的轉發
X-Forwarded-For: client, proxy1, proxy2這個需求是如此的普世，所以慢慢變成了標準，被各個代理服務廣泛使用，所以後來被寫入到RFC 7239標準之中了
代理協議
HTTP 協議本身對代理服務並沒有什麼說明，所以就衍生出了代理協議，代理協議是haproxy的作者Willy Tarreau於2010年開發和設計的一個Internet協議，通過為tcp新增一個很小的頭資訊，來方便的傳遞客戶端資訊（協議棧、源IP、目的IP、源埠、目的埠等)，在網路情況複雜又需要獲取客戶IP時非常有用。
- 多層NAT網路
- TCP代理（四層）或多層tcp代理
- https反向代理http(某些情況下由於Keep-alive導致不是每次請求都傳遞x-forword-for)
- https通訊加密，不允許修改原始報文
另外由於每一層代理服務都需要解析http header 頭X-Forwarded-For，然後追加自己的地址，所以這個成本也比較高。所以代理協議也變成了剛需,雖然是haproxy提出來的，但是也被各大代理伺服器支援了，如nginx、apache、squid。代理協議格式
PROXY TCP4/TCP6 客戶端ip 應答方ip 請求方埠號 應答方埠號 \r\n這樣請求方解析第一行就可以拿到客戶端ip,不用再去處理http報文了。
負載均衡
負載均衡，其實就是分發請求。根據OSI七層協議
負載均衡分成兩種
- 4層負載均衡，即工作在第四層傳輸層，利用ip地址埠進行請求轉發，因為沒有其他操作，所以效率比較高
- 七層負載均衡，即工作在第七層應用層，根據HTTP請求頭，URL資訊轉發特定的主機。效率相對低一點。
nginx是七層負載均衡，LVS是七層負載均衡。
所以小型網站，nginx就足夠，當流量足夠大時，負載均衡成為瓶頸了，就可以在前面引入了LVS一層。
關於具體的負載均衡演算法，參考這邊文章,這裡不再贅述
安全防護
前面我們提到過安全防護也是代理服務的一大重要功能。為了應對外部攻擊，需要引入網路防火牆，WAF(Web Application Firewall)。工作在OSI 第七層，主要是對http報文進行更細緻的稽核，也就是各種filter。
比如
- IP 黑白名單
- DDOS攻擊
- 各種注入
當服務的安全性要求沒那麼高時，或者對公司業務發展的ROI沒那麼高時，我們通常就在nginx層面配置一些規則即可。需求升級時，我們就要引入專門的模型，比如ModSecurity1。需求再升級時，引入外部雲廠商提供的WAF服務。
最終架構形式
http服務端架構演進和我們單應用架構演進有異曲同工之處。在業務不復雜的時候，可以使用單體模組搞定（比如Nginx），當請求量增加，需求升級時，需要引入中間層來解決。當某個模組要求增加時，需要解耦出單獨的模組來處理。
所以整體上看，一箇中型的服務端架構如下圖。
參考
https://juejin.im/post/5ccaaf0af265da035e213490
https://www.cnblogs.com/xybaby/p/7867735.html
關注公眾號【方丈的寺院】，第一時間收到文章的更新，與方丈一起開始技術修行之路
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