《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 实验四:代理服务器 实验目的 1、理解正向代理服务器和反向代理服务器的工作原理; 2、掌握搭建反向代理服务器的方法; 3、掌握使用方向代理实现负载均衡。 实验学时 2学时 三、实验类型 创新性 四、实验需求 1、硬件 每人配备计算机1台,不低于双核CPU、8G内存、500GB硬盘 2、软件 Windows操作系统,安装 VirtualBox虚拟化软件,安装Puty管理终端软件。 3、网络 计算机使用固定P地址接入局域网,并支持对互联网的访问,虚拟主机可通过NAT方 式访问互联网。 4、工具 无 五、实验任务 1、完成 Nginx反向代理服务器部署安装; 2、完成反向代理服务器实现内部Web服务器的负载均衡; 3、完成对内部web服务器的性能测试 六、实验内容及步骤 1、应用场景设计 (1)场景描述 本实验使用3台CentOS虚拟主机,其中2台为Web服务器,进行http业务发布,1台 为 nginx服务器,进行代理服务实现,并通过 VirtualBox软件中网卡模式的选择,实现内外 网的分类,其场景应用结构如图4-1所示 3台 CentOS虚拟主机的IP地址地址配置如表4-1所示 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第1页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 1 页 实验四：代理服务器 一、实验目的 1、理解正向代理服务器和反向代理服务器的工作原理； 2、掌握搭建反向代理服务器的方法； 3、掌握使用方向代理实现负载均衡。 二、实验学时 2 学时 三、实验类型 创新性 四、实验需求 1、硬件 每人配备计算机 1 台，不低于双核 CPU、8G 内存、500GB 硬盘。 2、软件 Windows 操作系统，安装 VirtualBox 虚拟化软件，安装 Putty 管理终端软件。 3、网络 计算机使用固定 IP 地址接入局域网，并支持对互联网的访问，虚拟主机可通过 NAT 方 式访问互联网。 4、工具 无。 五、实验任务 1、完成 Nginx 反向代理服务器部署安装； 2、完成反向代理服务器实现内部 Web 服务器的负载均衡； 3、完成对内部 Web 服务器的性能测试。 六、实验内容及步骤 1、应用场景设计 （1）场景描述 本实验使用 3 台 CentOS 虚拟主机，其中 2 台为 Web 服务器，进行 http 业务发布，1 台 为 Nginx 服务器，进行代理服务实现，并通过 VirtualBox 软件中网卡模式的选择，实现内外 网的分类，其场景应用结构如图 4-1 所示。 3 台 CentOS 虚拟主机的 IP 地址地址配置如表 4-1 所示
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 表4-1虚拟主机IP地址配置 序号虚拟主机名称 网络配置 网关 网卡模式 描述 Web服务器1 100.2.14/24 10.0.2.1 业务网卡 Web服务器2 100.2.15/24 10.0.2.1 桥接 业务网卡 172.16.124102/24172.16.124 代理服务 Nginx服务器 桥接 100.2.102/24 100.2.1 内部业务通信 图4-1场景设计结构 (2)网络配置 nginx服务器需要配置2个IP地址,一个用于代理服务,供外网访问:一个用于内部 业务通信,本次实验的虚拟主机网卡名为“ ifcfg-enpOs3” 其“代理服务”网络配置如下所示,如图4-2所示 #vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enpOs TYPE=Ethernet BOOTPROTO=static PADDR=17216.124.102 =4 GATWAY=172.16.124.1 DEFROUTE=yes IPV4 FAILURE FATALEno NAME=enpOs3 ONBOOT=yes PROXY METHOD=non BROWSER ONLY=no ootelocalhost -t vi /etc/ sysconfig/network -scripts/ifcfg-enpos3 toTo=stat⊥c DEFROUTE E FATAL-nO IPV6INIT=yes 图42配置 Nginx服务器|P1 将网卡配置文件 ifcfg-enpOs3进行复制并重命名为 ifcfg-enpOs3:1,编辑 ifcfg-enpl0s3:1文 件进行“内部业务通信”网络配置,其操作命令如下 cd /etc/sysconfig/network-scripts/ #t cp ifcfg-enpOs3 ifcfg-enpOs3: 1 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第2页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 2 页 表 4-1 虚拟主机 IP 地址配置 序号 虚拟主机名称 网络配置 网关 网卡模式 描述 1 Web 服务器 1 10.0.2.14/24 10.0.2.1 桥接 业务网卡 2 Web 服务器 2 10.0.2.15/24 10.0.2.1 桥接 业务网卡 3 Nginx 服务器 172.16.124.102/24 172.16.124.1 桥接 代理服务 4 10.0.2.102/24 10.0.2.1 内部业务通信 （2）网络配置 Nginx 服务器需要配置 2 个 IP 地址，一个用于代理服务，供外网访问；一个用于内部 业务通信，本次实验的虚拟主机网卡名为“ifcfg-enp0s3”。 其“代理服务”网络配置如下所示，如图 4-2 所示。 #vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3 TYPE=Ethernet BOOTPROTO=static IPADDR=172.16.124.102 PREFIX=24 GATWAY=172.16.124.1 DEFROUTE=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no NAME=enp0s3 DEVICE=enp0s3 ONBOOT=yes PROXY_METHOD=none BROWSER_ONLY=no 将网卡配置文件 ifcfg-enp0s3 进行复制并重命名为 ifcfg-enp0s3:1，编辑 ifcfg-enp0s3:1 文 件进行“内部业务通信”网络配置，其操作命令如下。 # cd /etc/sysconfig/network-scripts/ # cp ifcfg-enp0s3 ifcfg-enp0s3:1 图 4-1 场景设计结构 图 4-2 配置 Nginx 服务器 IP-1
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 #t vi ifcfg-enpOs3: 1 TYPE=Ethernet BOOTPROTO=static PADDR=1002.102 GATWAY=10.0.2. DEFROUTE=ye IPV4 FAILURE FATALEno PROXY METHOD=none BROWSER ONLY=no #f ifup ifcfg-enpOs3: 1 ##重启网络 systemctI restart network nginx服务器配置完成后,通过如下命令查看P地址配置,网络配置结果如图43所 d [root@localhost network-scr1pts)t 1p add 11nk/1 loopback00:00:00:00:00:00brd00:00:00:00:00:00 nost lo ferred ltt forever Ift forever preferred lft forever Q,p033: mtu 1500 disc fifo_fa 00: 27:95: 0a:8 brd ff: Ef: Ef: ff:ff:ff 24.102/24 brd 172. 16. 124. 255 scope global enpos3 ope global enp033 link 图4-3 Nginx服务器网络配置 参照表4-1,完成3台虚拟化主机的部署,完成2台Web服务器的网络配置,并将配置 命令填写到表42中 表4-2web服务器网络配 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第3页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 3 页 # vi ifcfg-enp0s3:1 TYPE=Ethernet BOOTPROTO=static IPADDR=10.0.2.102 PREFIX=24 GATWAY=10.0.2.1 DEFROUTE=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no NAME=enp0s3 DEVICE=enp0s3 ONBOOT=yes PROXY_METHOD=none BROWSER_ONLY=no ##启动网卡 # ifup ifcfg-enp0s3:1 ##重启网络 # systemctl restart network Nginx 服务器配置完成后，通过如下命令查看 IP 地址配置，网络配置结果如图 4-3 所 示。 # ip addr 参照表 4-1，完成 3 台虚拟化主机的部署，完成 2 台 Web 服务器的网络配置，并将配置 命令填写到表 4-2 中。 表 4-2 Web 服务器网络配置 图 4-3 Nginx 服务器网络配置
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 2、部暑 Apache服务器 在2台 Centos的web服务器上安装 Apache服务,可参照《实验三:网站服务器》实 验指导书中 Apache安装过程,进行软件安装、服务启动操作 3、部暑 Nginx服务器 (1)配置安装源 本次实验获取 nginx软件包,是通过引用官方的RPM源进行获取,其操作命令如下 配置过程如图44所示。 ##导入 Nginx官方GPG密码,如果没有该密码,下载RPM包是会出现错误 #frpm--importhttp:/nginx.org/keys/nginxsignin ##加入 Nginx的RPM包软件 #rpm-ivhhttp://nginx.org/packages/centos/7/noarch/rpms/nginx-r elease-centos-7-0.el7 ngx noarch rpm inghttp://nginx.org/packages/centos/7/noarch/rpms/nginx-release-cent 带非苹带学非带[1001 图44配置 Nginx安装源 (2)安装 nginx 加入 nginx的安装源后,输入以下命令进行 nginx的安装,其安装过程如图45所示 #f yum install nginx tEMiWiFi-R3P- all nginx m cached hostile check 图45安装 Nginx (3) nginx服务配置 ①防火墙配置 开启防火墙的TCP80端口,从而可远程访问 nginx的Web服务,其命令如下所示。 ##添加TcP/80端口永久访问 #f firewall - --zone=public --add-port=80/tcp--permanent ##重新加载 firewall防火墙规则 firewall-cmd --reload ②服务启动 完成安装后,需重启 Nginx服务,其操作命令如下 ##启动 Nginx服务 #f systemctl start nginx 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第4页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 4 页 2、部署 Apache 服务器 在 2 台 CentOS 的 Web 服务器上安装 Apache 服务，可参照《实验三：网站服务器》实 验指导书中 Apache 安装过程，进行软件安装、服务启动操作。 3、部署 Nginx 服务器 （1）配置安装源 本次实验获取 Nginx 软件包，是通过引用官方的 RPM 源进行获取，其操作命令如下， 配置过程如图 4-4 所示。 ##导入 Nginx 官方 GPG 密码，如果没有该密码，下载 RPM 包是会出现错误 # rpm --import http://nginx.org/keys/nginx_signing.key ##加入 Nginx 的 RPM 包软件 # rpm -ivh http://nginx.org/packages/centos/7/noarch/RPMS/nginx-r elease-centos-7-0.el7.ngx.noarch.rpm （2）安装 Nginx 加入 Nginx 的安装源后，输入以下命令进行 Nginx 的安装，其安装过程如图 4-5 所示。 # yum install nginx （3）Nginx 服务配置 ①防火墙配置 开启防火墙的 TCP/80 端口，从而可远程访问 Nginx 的 Web 服务，其命令如下所示。 ##添加 TCP/80 端口永久访问 # firewall-cmd --zone=public --add-port=80/tcp --permanent ##重新加载 firewalld 防火墙规则 # firewall-cmd --reload ②服务启动 完成安装后，需重启 Nginx 服务，其操作命令如下， ##启动 Nginx 服务 # systemctl start nginx 图 4-4 配置 Nginx 安装源 图 4-5 安装 Nginx
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 ##设置 Nginx服务开机自启动 systemctl enable nginx (4) nginx测试 用户在本地浏览器中输入htpP地址(P地址为 nginx虚拟化主机外部服务地 址),查看是否能够访问 nginx欢迎界面,如图4-6所示,以验证 Nginx服务是否安装 c@17215124102 Welcome to nginx! If you see this page, the nginx web server is successfully installed and Commercial support is avallable aport please refer to nginx. org. Thank you far using nginx 图46测试 Nginx服务 成功。 4、负载均衡的实现 本次实验所使用的负载均衡算法是轮询算法,在轮询算法中 Weight越大,通过 nginx 代理分配访问的几率就越大 本次实验设置Web服务器1的 Weight值为1,web服务器2值为2,简单地说,例如 通过 Nginx服务器进行三次业务访问,一次请求转发给Web服务器1,两次请求转发给Web 服务器2,具体配置如下所示 (1)修改配置文件 编辑 nginx服务的默认配置文件 default. conf,该文件存放的目录为/etc/ginx/ conf,将 配置文件中内容修改成如下所示,编辑完成后保存退出 #t vi /etc/nginx/conf. d/default. conf server ##设置监听端口为80 server name localhost location/I root /usr/share/nginx/html index index. html index htm: proxypasshttp://fzjh; 编辑 nginx服务的配置文件 nginx. conf,该文件存放的目录为/ letc/nginx,在该配置文件 中进行负载均衡的配置,将配置文件中部分内容修改成如下所示,编辑完成后保存退出 #t vi /etc/nginx/nginx. conf include /etc/nginx/ mime types default type application/octet-stream log-format main 'Sremote addr- Sremote user [Stime local 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第5页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 5 页 ##设置 Nginx 服务开机自启动 # systemctl enable nginx （4）Nginx 测试 用户在本地浏览器中输入 http://IP 地址（IP 地址为 Nginx 虚拟化主机外部服务地 址），查看是否能够访问 Nginx 欢迎界面，如图 4-6 所示，以验证 Nginx 服务是否安装 成功。 4、负载均衡的实现 本次实验所使用的负载均衡算法是轮询算法，在轮询算法中 Weight 越大，通过 Nginx 代理分配访问的几率就越大。 本次实验设置 Web 服务器 1 的 Weight 值为 1，Web 服务器 2 值为 2，简单地说，例如 通过 Nginx 服务器进行三次业务访问，一次请求转发给 Web 服务器 1，两次请求转发给 Web 服务器 2，具体配置如下所示。 （1）修改配置文件 编辑 Nginx 服务的默认配置文件 default.conf，该文件存放的目录为/etc/nginx/conf.d，将 配置文件中内容修改成如下所示，编辑完成后保存退出。 # vi /etc/nginx/conf.d/default.conf server { ##设置监听端口为 80 listen 80; server_name localhost; …… location / { root /usr/share/nginx/html; index index.html index.htm; proxy_pass http://fzjh; } …… 编辑 Nginx 服务的配置文件 nginx.conf，该文件存放的目录为/etc/nginx，在该配置文件 中进行负载均衡的配置，将配置文件中部分内容修改成如下所示，编辑完成后保存退出。 # vi /etc/nginx/nginx.conf …… http { include /etc/nginx/mime.types; default_type application/octet-stream; log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] 图 4-6 测试 Nginx 服务
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 SstatusBodybytessent"shttprefereR Shttpuseragent""shttpxforwardedfor access log /var/log/nginx/access log main keepalive timeout 65 ##设置负载均衡,并设置轮询的依据 upstream fzjh server 10.0.2. 14: 80 weight=1; server 10.0.2. 15: 80 weight=2; 本次实验通过设置 Weight的轮询算法实现业务的负载均衡,请查找 nginx的其他负载 均衡调度算法,并将算法实现填写到表4-3中 表4-3负载均衡算法 (2)服务重启 完成配置文件编辑后,需重启 nginx服务,其操作命令如下。 systemctI restart nginx (3)访问测试 在本地浏览器中输入 nginx服务地址,检测能否访问到内部Web服务器发布的内容, 以验证代理服务是否配置成功,访问结果如图4-7所示,该页面为内部Web服务器1的网 站访问界面。 co172.16.124.102/html Index of / html Name Last modified Size Description e Parent Directory 百 test. html 2018-02-2609:04 的 test. php 2018-02-2610:1621 1 wordpress:4.94zbc220180228094087M 2013-09-2420:18 图47测试负载均衡发布网页 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第6页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 6 页 "$request" ' '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; access_log /var/log/nginx/access.log main; sendfile on; #tcp_nopush on; keepalive_timeout 65; #gzip on; ##设置负载均衡，并设置轮询的依据 upstream fzjh { server 10.0.2.14:80 weight=1; server 10.0.2.15:80 weight=2; } …… 本次实验通过设置 Weight 的轮询算法实现业务的负载均衡，请查找 Nginx 的其他负载 均衡调度算法，并将算法实现填写到表 4-3 中。 表 4-3 负载均衡算法 （2）服务重启 完成配置文件编辑后，需重启 Nginx 服务，其操作命令如下。 # systemctl restart nginx （3）访问测试 在本地浏览器中输入 Nginx 服务地址，检测能否访问到内部 Web 服务器发布的内容， 以验证代理服务是否配置成功，访问结果如图 4-7 所示，该页面为内部 Web 服务器 1 的网 站访问界面。 图 4-7 测试负载均衡发布网页
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 5、性能测试 (1)安装测试工具 在 nginx接收到请求之后,需把请求分发到后端Web服务集群中,需记录 Nginx的分 发日志来分析每台Web服务器处理的请求数目 ab是 apache自带的压力测试工具,可以对 Apache、 nginx、 Tomcat、ⅢS等Web服务 器进行模拟用户访问,进而进行压力测试,安装ab命令如下所示 #yuminstallhttpd-tools (2)修改配置文件 通过修改 Nginx配置文件 nginx. conf,,将 nginx的访问日志进行记录,为后续测试结果 查看提供参考,将其配置文件部分内容修改为如下所示。 httpi include /etc/nginx/mime types default type application/octet-stream log format main Sremoteuser[sTimelocalShttpxForwardedforSremote equest Http x forwarded for Upstream addr ups resp time: Upstream response time request time: Srequest time 设置 Nginx的访问日志 access log /var/log/nginx/access log main; sendfile keepalive timeout 65 #设置负载均衝配置 upstream fzjh server 10.0. 2.14: 80 weight=1, server 10.0.2. 15: 80 weight=2; include /etc/nginx/conf. d/*.conf; (3)服务重启 完成配置文件编辑后,需重启 nginx服务,其操作命令如下。 systemc restart nginx (4)设置测试命令 通过ad压力测试工具进行 Nginx代理业务访问,其测试命令如下所示。 ##n表示请求数,-C表示并发数 #ab-n100-c10http://172.16.124.102/html/test (5)查看测试结果 执行ab压力测试后,查看Ngnx的日志文件,其日志默认存放在/ ar/log/nginx/目录下, 其査看命令如下,部分日志结果如图4-8所示,将 nginx日志结果进行分析填写到表44中。 #f cat/var/log/nginx/access log 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第7页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 7 页 5、性能测试 （1）安装测试工具 在 Nginx 接收到请求之后，需把请求分发到后端 Web 服务集群中，需记录 Nginx 的分 发日志来分析每台 Web 服务器处理的请求数目。 ab 是 apache 自带的压力测试工具，可以对 Apache、Nginx、Tomcat、IIS 等 Web 服务 器进行模拟用户访问，进而进行压力测试，安装 ab 命令如下所示。 # yum install httpd-tools （2）修改配置文件 通过修改 Nginx 配置文件 nginx.conf，将 Nginx 的访问日志进行记录，为后续测试结果 查看提供参考，将其配置文件部分内容修改为如下所示。 http { include /etc/nginx/mime.types; default_type application/octet-stream; log_format main ' $remote_user [$time_local] $http_x_Forwarded_for $remote _addr $request ' '$http_x_forwarded_for ' '$upstream_addr ' 'ups_resp_time: $upstream_response_time ' 'request_time: $request_time'; #设置 Nginx 的访问日志 access_log /var/log/nginx/access.log main; sendfile on; #tcp_nopush on; keepalive_timeout 65; #gzip on; #设置负载均衡配置 upstream fzjh { server 10.0.2.14:80 weight=1; server 10.0.2.15:80 weight=2; } include /etc/nginx/conf.d/*.conf; } （3）服务重启 完成配置文件编辑后，需重启 Nginx 服务，其操作命令如下。 # systemctl restart nginx （4）设置测试命令 通过 ad 压力测试工具进行 Nginx 代理业务访问，其测试命令如下所示。 ##–n 表示请求数，-c 表示并发数 # ab –n 100 –c 10 http://172.16.124.102/html/test （5）查看测试结果 执行 ab 压力测试后，查看 Nginx 的日志文件，其日志默认存放在/var/log/nginx/目录下， 其查看命令如下，部分日志结果如图 4-8 所示，将 Nginx 日志结果进行分析填写到表 4-4 中。 # cat /var/log/nginx/access.log
《操作系统》实验指导书/实验四:代理服务器 16,124.102GET/htm/teat,htm1Hrp/1.0-10.0,2.15: 16.124.102G/htm/tee. ntml Http/1.0-10.0.2.15:8 16.124.102 Get /Html/Test. html Http/1 16.124.102GET/htmi/teat, html Http/1.0-10.0,2,15:8 图4-8 Nginx日志查看 表44 nginx日志分析结果 七、实验扩展 1、 Nginx服务器功能 (1) Nginx除做反向代理服务器外,可以做正向代理服务器吗?如果能,怎样实现? (2) nginx和 Tomcat、 Apache的区别是什么?请简要描述。 2、性能测试 (1)性能测试工具有哪几种?请简要描述 信息管理与信息系统教研室/阮晓龙/13938213680/共8页,第8页
《操作系统》实验指导书 / 实验四：代理服务器 信息管理与信息系统教研室 / 阮晓龙 / 13938213680 / 共 8 页，第 8 页 表 4-4 Nginx 日志分析结果 七、实验扩展 1、Nginx 服务器功能 （1）Nginx 除做反向代理服务器外，可以做正向代理服务器吗？如果能，怎样实现？ （2）Nginx 和 Tomcat、Apache 的区别是什么？请简要描述。 2、性能测试 （1）性能测试工具有哪几种？请简要描述。 图 4-8 Nginx 日志查看