centos 7.3 部署varnish缓存服务器

centos 7.3 部署varnish缓存服务器

一、简介Varnish是高性能开源的反向代理服务器和HTTP缓存服务器，其功能与Squid服务器相似，都可以用来做HTTP缓存。可以安装 varnish 在任何web前端，同时配置它缓存内容。与传统的 squid 相比，varnish 具有性能更高、速度更快、管理更加方便等诸多优点。有一部分企业已经在生产环境中使用其作为旧版本的 squid的替代方案，以在相同的服务器成本下提供更好的缓存效果，Varnish 更是作为 CDN 缓存服务器的可选服务之一。

varnish的主要特性如下： 缓存位置：可以使用内存也可以使用磁盘。如果要使用磁盘的话推荐 SSD 做 RAID1； 日志存储：日志也存储在内存中。存储策略：固定大小，循环使用； 支持虚拟内存的使用； 有精确的时间管理机制，即缓存的时间属性控制； 状态引擎架构：在不同的引擎上完成对不同的缓存和代理数据进行处理。可以通过特定的配置语言设计不同的控制语句，以决定数据在不同位置以不同方式缓存，在特定的地方对经过的报文进行特定规则的处理； 缓存管理：以二叉堆格式管理缓存数据，做到数据的及时清理。

varnish与squid相比，都是一个反向代理缓存服务器，并且都是开源的，varnish的稳定性很高，并且访问速度很快，因为Squid是从硬盘读取缓存的数据，而Varnish把数据存放在内存中，直接从读取内存，避免了频繁在内存、磁盘中交换文件，所以Varnish要相对更高效，varnish可以支持更多的并发连接，因为varnish的TCP连接释放要比squid快；varnish也可以通过管理端口，使用正则表达式批量的清除部分缓存，而squid是做不到的；squid 属于是单进程使用单核 CPU，但 Varnish 是通过 fork 形式打开多进程来做处理，所以可以合理的使用所有核来处理相应的请求。

上述说了很多varnish的优点，但是varnish也并非完美，其缺点主要有以下两个：1、varnish 进程一旦 Crash 或者重启，缓存数据都会从内存中完全释放，此时所有请求都会发送到后端服务器，在高并发情况下，会给后端服务器造成很大压力；2、在 varnish 使用中如果单个 url 的请求通过 HA/F5 等负载均衡，则每次请求落在不同的varnish 服务器中，造成请求都会被穿透到后端；而且同样的请求在多台服务器上缓存，也会造成 varnish 的缓存的资源浪费，造成性能下降；

Varnish 劣势的解决方案：针对劣势一：在访问量很大的情况下推荐使用 varnish 的内存缓存方式启动，而且后面需要跟多台 squid/nginx 服务器。主要为了防止前面的 varnish 服 务、服务器被重启的情况下，大量请求穿透 varnish，这样 squid/nginx 可以就担当第二层 CACHE，而且也弥补了varnish 缓存在内存中重启都会释放的问题；针对劣势二：可以在负载均衡上做 url 哈希，让单个 url 请求固定请求到一台 varnish 服务器上;二、Varnish 如何工作Varnish 的master进程负责启动工作，master进程读取配置文件，根据指定的空间大小（例如管理员分配了2G内存）来创建存储空间，创建并管理child进程；然后child进程来处理后续任务，它会分配一些线程来执行不同的工作，例如：接受http请求、为缓存对象分配存储空间、清除过期缓存对象、释放空间、碎片整理等。

http请求处理过程如下：1、有一个专门负责接收http请求的线程，一直监听请求端口，当有请求过来时，负责唤起一个工作线程来处理请求，工作线程会分析http请求的uri，知道了这个请求想要什么，就到缓存中查找是否有这个对象，如果有，就把缓存对象直接返回给用户，如果没有，会把请求转给后端服务器处理，并等待结果，工作线程从后端得到结果内容后，先把内容作为一个缓存对象保存到缓存空间（以备下次请求这个对象时快速响应），然后再把内容返回给用户

分配缓存过程如下：

有一个对象需要缓存时，根据这个对象的大小，到空闲缓存区中查找大小最适合的空闲块，找到后就把这个对象放进去，如果这个对象没有填满这个空闲块，就把剩余的空间做为一个新的空闲块，如果空闲缓存区中没地方了，就要先删除一部分缓存来腾出地方，删除是根据最近最少使用原则。

释放缓存过程如下：有一个线程来负责缓存的释放工作，他定期检查缓存中所有对象的生存周期，如果某个对象在指定的时间段内没有被访问，就把这个对象删除，释放其占用的缓存空间，释放空间后，检查一下临近的内存空间是否是空闲的，如果是，就整合为一个更大的空闲块，实现空间碎片的整理。

更多varnish特性，请移步至varnish官方网站：https://varnish-cache.org/

三、部署varnish缓存服务器

环境准备： 三台centos 7.3服务器，IP分别为192.168.171.135、192.168.171.134、192.168.171.132； 其中IP192.168.171.135为varnish缓存服务器，而另外两台为后端web服务器，分别准备不同的网页文件（我这里将其网页内容更改为其IP），以便验证其缓存效果； 下载我提供的varnish源码包，并上传至varnish服务器： 提取码：3gem

1、开始部署安装varnish：

[root@varnish ~]# wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo #下载阿里镜像站的repo文件 [root@varnish ~]# yum -y install libedit-devel pcre-devel python-docutils #安装依赖包 [root@varnish ~]# cd /usr/src #切换至指定目录 [root@varnish src]# rz #上传我提供的varnish源码包 [root@varnish src]# tar zxf varnish-4.0.3.tar.gz #解包 [root@varnish src]# cd varnish-4.0.3/ #进入解压后的目录 [root@varnish varnish-4.0.3]# ./configure && make && make install #编译安装 [root@varnish varnish-4.0.3]# cp etc/example.vcl /usr/local/var/varnish/ #复制模板到指定路径 [root@varnish varnish-4.0.3]# cd !$ #切换到varnish安装目录下 [root@varnish varnish]# vim example.vcl #编辑其模板配置文件，根据自己所需功能，编写以下内容： # # This is an example VCL file for Varnish. # # It does not do anything by default, delegating control to the # builtin VCL. The builtin VCL is called when there is no explicit # return statement. # # See the VCL chapters in the Users Guide at https://varnish-cache.org/docs/ # and for more examples. # Marker to tell the VCL compiler that this VCL has been adapted to the # new 4.0 format. vcl 4.0; import directors; import std; # Default backend definition. Set this to point to your content server. probe backend_healthcheck { .url="/"; #访问后端服务器根路径 .interval = 5s; #请求时间间隔 .timeout = 1s; #请求超时时间 .window = 5; #指定轮询次数5次 .threshold = 3; #如果出现3次失败则表示后端服务器宕机 } backend web1 { #定义后端服务器 .host = "192.168.171.134"; #要转向主机（即后端主机）的 IP 或域名 .port = "80"; #指定后端服务器的端口号 .probe = backend_healthcheck; #健康检查调用backend_healthcheck定义的内容 } backend web2 { .host = "192.168.171.132"; .port = "80"; .probe = backend_healthcheck; } acl purgers { #定义访问控制列表 "127.0.0.1"; "localhost"; "192.168.171.0/24"; !"192.168.171.132"; } sub vcl_init { #调用 vcl_init 初始化子程序创建后端主机组，即 directors new web_cluster=directors.round_robin(); #使用 new 关键字创建 drector 对象,使用 round_robin(轮询) 算法 web_cluster.add_backend(web1); #添加后端服务器节点 web_cluster.add_backend(web2); } sub vcl_recv { set req.backend_hint = web_cluster.backend(); #指定请求的后端节点web_cluster定义的后端节点 if (req.method == "PURGE") { #判断客户端的请求头部是否是PURGE if (!client.ip ~ purgers) { #如果是，再判断客户端的IP地址是不是在ACL访问控制列表中. return (synth(405, "Not Allowed.")); #如果不是，返回给客户端405状态码并且返回定义的页面. } return (purge); #如果是ACL定义的，则交给purge处理. } if (req.method != "GET" && req.method != "HEAD" && req.method != "PUT" && req.method != "POST" && req.method != "TRACE" && req.method != "OPTIONS" && req.method != "PATCH" && req.method != "DELETE") { #判断客户端的请求类型 return (pipe); } if (req.method != "GET" && req.method != "HEAD") { return (pass); #如果不是GET及HEAD则交给pass. } if (req.url ~ "\.(php|asp|aspx|jsp|do|ashx|shtml)($|\?)") { return (pass); #当客户端访问的是.php等结尾的交给pass处理. } if (req.{ return (pass); #当客户端请求的页面类型是需要认证的，交给pass处理 } if (req.{ if (req.url ~ "\.(bmp|png|gif|jpg|jpeg|ico|gz|tgz|bz2|tbz|zip|rar|mp3|mp4|ogg|swf|flv)$") { unset req. #取消客户端接收的压缩类型 } elseif (req.~ "gzip") { set req.= "gzip"; #如果有gzip类型，标记gzip类型. } elseif (req.~ "deflate") { set req.= "deflate"; } else { unset req. #其他未定义的页面也取消客户但接收的压缩类型. } } if (req.url ~ "\.(css|js|html|htm|bmp|png|gif|jpg|jpeg|ico|gz|tgz|bz2|tbz|zip|rar|mp3|mp4|ogg|swf|flv)($|\?)") { unset req. #取消客户端的cookie值. return (hash); #将请求转发给hash子程序，也就是查看本地缓存. } if (req.restarts == 0) { #判断客户端是不是第一次请求 if (req.{ #如果是第一次请求，设置获取客户端的IP地址. set req.= req.+ ", " + client.ip; } else { set req.= client.ip; } } return (hash); } sub vcl_hash { hash_data(req.url); #查看客户端请求的页面，并且进行hash if (req.{ hash_data(req. #设置客户端的主机 } else { hash_data(server.ip); #设置服务器的IP } return (lookup); } sub vcl_hit { if (req.method == "PURGE") { #如果是HIT并且当客户端请求的类型是PURGE返回的200的状态码，并返回相应页面. return (synth(200, "Purged.")); } return (deliver); } sub vcl_miss { if (req.method == "PURGE") { return (synth(404, "Purged.")); #如果是miss返回404 } return (fetch); } sub vcl_deliver { if (obj.hits > 0) { set resp.= "HIT-from-varnish"; #设置=hit set resp.= obj.hits; #返回命令的次数 } else { set resp.= "MISS"; } unset resp. #取消显示web版本 unset resp. #取消显示varnish服务 unset resp. #取消显示缓存的框架 unset resp. #取消显示文件内容来源 unset resp. #取消显示HTML的超链接地址 unset resp. #取消显示varnish的id set resp.= req.restarts; #设置客户端请求的次数 set resp.= resp. #显示缓存文件的时长 #set resp.= obj.hits; #显示缓存命中的次数 #unset resp.http.Age; return (deliver); } sub vcl_pass { return (fetch); #将后端服务器返回的数据缓存到本地 } sub vcl_backend_response { set beresp.grace = 5m; #缓存额外宽限时间 if (beresp.status == 499 || beresp.status == 404 || beresp.status == 502) { set beresp.uncacheable = true; #当后端服务器相应状态码是449等，不缓存 } if (bereq.url ~ "\.(php|jsp)(\?|$)") { set beresp.uncacheable = true; #当是PHP的页面不缓存 } else { if (bereq.url ~ "\.(css|js|html|htm|bmp|png|gif|jpg|jpeg|ico)($|\?)") { set beresp.ttl = 15m; #当是上面结尾的，缓存15分钟 unset beresp.http.Set-Cookie; } elseif (bereq.url ~ "\.(gz|tgz|bz2|tbz|zip|rar|mp3|mp4|ogg|swf|flv)($|\?)") { set beresp.ttl = 30m; #缓存30分钟 unset beresp.http.Set-Cookie; } else { set beresp.ttl = 10m; #生存时间10分钟 unset beresp.http.Set-Cookie; } } return (deliver); } sub vcl_purge { return (synth(200,"success")); } sub vcl_backend_error { if (beresp.status == 500 || beresp.status == 501 || beresp.status == 502 || beresp.status == 503 || beresp.status == 504) { return (retry); #如果状态码是上述其中之一，则重新请求 } } sub vcl_fini { return (ok); } #编辑完成后，保存退出后即可。 [root@varnish varnish]# varnishd -f /usr/local/var/varnish/example.vcl -s malloc,200M -a 0.0.0.0:80 #启动varnish服务，监听本机所有IP的80端口，-f为指定vcl文件，-s是指定用来存放缓存的容量 [root@varnish ~]# varnishlog #varnish启动后，可以执行此命令查看其日志。

在主机192.168.171.132进行清除缓存操作（varnish配置的是不允许此IP清除缓存）：

[root@localhost ~]# curl -X "PURGE" 192.168.171.135 #清除varnish的缓存

vcl 4.0; import directors; import std; probe backend_healthcheck { .url="/"; .interval = 5s; .timeout = 1s; .window = 5; .threshold = 3; } backend web1 { .host = "192.168.171.134"; .port = "80"; .probe = backend_healthcheck; } backend web2 { .host = "192.168.171.132"; .port = "80"; .probe = backend_healthcheck; } acl purgers { "127.0.0.1"; "localhost"; "192.168.171.0/24"; !"192.168.171.132"; } sub vcl_init { new web_cluster=directors.round_robin(); web_cluster.add_backend(web1); web_cluster.add_backend(web2); } sub vcl_recv { set req.backend_hint = web_cluster.backend(); if (req.method == "PURGE") { if (!client.ip ~ purgers) { return (synth(405, "Not Allowed.")); } return (purge); } if (req.method != "GET" && req.method != "HEAD" && req.method != "PUT" && req.method != "POST" && req.method != "TRACE" && req.method != "OPTIONS" && req.method != "PATCH" && req.method != "DELETE") { return (pipe); } if (req.method != "GET" && req.method != "HEAD") { return (pass); } if (req.url ~ "\.(php|asp|aspx|jsp|do|ashx|shtml)($|\?)") { return (pass); } if (req.{ return (pass); } if (req.{ if (req.url ~ "\.(bmp|png|gif|jpg|jpeg|ico|gz|tgz|bz2|tbz|zip|rar|mp3|mp4|ogg|swf|flv)$") { unset req. } elseif (req.~ "gzip") { set req.= "gzip"; } elseif (req.~ "deflate") { set req.= "deflate"; } else { unset req.http.Accept-Encoding; } } if (req.url ~ "\.(css|js|html|htm|bmp|png|gif|jpg|jpeg|ico|gz|tgz|bz2|tbz|zip|rar|mp3|mp4|ogg|swf|flv)($|\?)") { unset req. return (hash); } if (req.restarts == 0) { if (req.{ set req.= req.+ ", " + client.ip; } else { set req.= client.ip; } } return (hash); } sub vcl_hash { hash_data(req.url); if (req.{ hash_data(req. } else { hash_data(server.ip); } return (lookup); } sub vcl_hit { if (req.method == "PURGE") { return (synth(200, "Purged.")); } return (deliver); } sub vcl_miss { if (req.method == "PURGE") { return (synth(404, "Purged.")); } return (fetch); } sub vcl_deliver { if (obj.hits > 0) { set resp.= "HIT-from-varnish"; set resp.= obj.hits; } else { set resp.= "MISS"; } unset resp. unset resp. unset resp. unset resp. unset resp. unset resp. set resp.= req.restarts; set resp.= resp. #set resp.= obj.hits; #unset resp.http.Age; return (deliver); } sub vcl_pass { return (fetch); } sub vcl_backend_response { set beresp.grace = 5m; if (beresp.status == 499 || beresp.status == 404 || beresp.status == 502) { set beresp.uncacheable = true; } if (bereq.url ~ "\.(php|jsp)(\?|$)") { set beresp.uncacheable = true; } else { if (bereq.url ~ "\.(css|js|html|htm|bmp|png|gif|jpg|jpeg|ico)($|\?)") { set beresp.ttl = 15m; unset beresp.http.Set-Cookie; } elseif (bereq.url ~ "\.(gz|tgz|bz2|tbz|zip|rar|mp3|mp4|ogg|swf|flv)($|\?)") { set beresp.ttl = 30m; unset beresp.http.Set-Cookie; } else { set beresp.ttl = 10m; unset beresp.http.Set-Cookie; } } return (deliver); } sub vcl_purge { return (synth(200,"success")); } sub vcl_backend_error { if (beresp.status == 500 || beresp.status == 501 || beresp.status == 502 || beresp.status == 503 || beresp.status == 504) { return (retry); } } sub vcl_fini { return (ok); }

若想实现varnish的缓存功能，通过以下基本的定义即可实现（example.vcl文件中有以下内容即可）：

vcl 4.0; import directors; probe backend_healthcheck { .url = "/"; .timeout = 1s; .interval = 5s; .window = 5; .threshold = 3; } backend web1 { .host = "192.168.171.134"; .port = "80"; .probe = backend_healthcheck; } backend web2 { .host = "192.168.171.132"; .port = "80"; .probe = backend_healthcheck; } sub vcl_init { new web_cluster = directors.round_robin(); web_cluster.add_backend(web1); web_cluster.add_backend(web2); } sub vcl_recv { set req.backend_hint = web_cluster.backend(); }

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