什么是反向代理？它有哪几类？

分类: 架构设计

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经过内容分发网络或者多地址直连方式的分流后，用户的请求已经分散到了不同的系统上。这里所说的一个系统，是指它对外呈现唯一的 IP 地址。

通常来说，一个确定的 IP 地址会代表一台确定的机器（节点），但这不是绝对的。通过代理，可以让多个节点对外表现出唯一的 IP 地址。

代理是软件架构和网络设计里都常接触的概念。例如，用户端可以设置代理服务器，让所有请求都由代理服务器发出。这样一来，从外部看，所有请求都由代理服务器发出，无法判断它背后代理了多少用户端。这种代理方式叫作正向代理，如图 1所示。

正向代理示意图
图 1：正向代理示意图

同样的，服务端也可以设置代理服务器。所有请求都由代理服务器接收，再由它分发给后方的服务器。这样一来，从外部看，所有请求都由代理服务器处理，无法判断它后方到底有多少服务器。这种代理方式叫作反向代理，如图 2所示。

反向代理示意图
图 2：反向代理示意图

反向代理可以用来对请求进行分流，把请求分流到系统内部的多个节点上，从而减少每个节点的并发数。而这些节点在外界看来是一个系统，表现出唯一确定的 IP。

实现反向代理的手段有很多，可以根据它工作的层级不同分为两类：四层反向代理和七层反向代理。这里说的层级，是 OSI 参考模型的层级。OSI 参考模型把通信功能划分为七个层次，每一层向相邻上层提供一套确定的服务，并使用相邻下层提供的服务实现当前层级的功能和协议。OSI 参考模型的层级划分和各层功能如图 3所示。

OSI参考模型
图 3：OSI参考模型

在 OSI 参考模型中，第四层是传输层，TCP 协议和 UDP 协议等工作在这一层；第七层是应用层，HTTP 协议和 FTP 协议等工作在这一层。了解这些之后，就能理清楚四层和七层反向代理的工作原理：

  • 四层反向代理：可以根据用户请求的 IP 和端口号进行转发。
  • 七层反向代理：可以根据 FTP 请求、HTTP 请求中的具体内容进行转发，例如根据 HTTP 请求的请求方法、URL、请求首部、请求正文等信息进行转发。

四层反向代理处在 OSI 协议的更底层，掌握的信息更少，因此实现原理更简单，运行效率也更高。七层反向代理工作在应用层，能收集到更多信息，因此可以做得更智能。例如，它可以分析请求的 cookie 信息，针对不同 cookie 做不同处理；也可以分析请求的 URL，把针对特殊资源（例如图像资源）的请求转发到特定服务器上。当然，获取全面信息的代价是牺牲效率，相比于四层反向代理，七层反向代理实现更复杂、效率也更低。

在对系统请求进行内部分流时，七层反向代理应用得最为广泛。因为它可以对外表现出完全一致的 IP 地址和端口，再根据请求的具体内容分流。Nginx 就是一种典型的七层反向代理软件。下面以 Nginx 为例，简要介绍反向代理的实现。

使用 Nginx 搭建反向代理时，主要用它的 upstream 模块。upstream 即"上游"的意思，指 Nginx 后方的服务节点，Nginx 只需要把请求以某种策略转发给后方节点即可。

利用 Nginx 的转发策略，可以实现后方服务节点间的负载均衡。Nginx 支持的策略有轮询、加权轮询、请求源 IP 地址哈希，此外还支持用户自己扩展策略。其中轮询是指平均地为后方节点分配请求；加权轮询是指按一定比例分配；请求源 IP 地址哈希是指根据请求来源 IP 的哈希结果分配。这种哈希策略有个优点：只要请求方 IP 不变，服务它的后方节点也不变，这有利于维护 Session 等信息。

Nginx 的配置在它的 nginx.conf 文件中。下面这段配置表示 Nginx 监听自身 80 端口，收到路径以"/“开头的请求时，以 1:2 的比例转发给名为"yeecode.top"的上游组中的两个服务节点处理。

http 
{ 
  # 这是一个虚拟的主机，该主机监听localhost:80
  server 
  { 
    listen    80; 
    server_name localhost; 
    root html; 
    index index.html index.htm; 

    # 如果请求的地址为"/"开头，则转发到yeecode.top
    location ^~ / 
    { 
      proxy_pass http://yeecode.top; 
    }    
  } 

  # 设置一组上游服务器
  upstream yeecode.top 
  { 
      server 192.168.2.1:80 weight=1; 
      server 192.168.2.2:80 weight=2; 
  } 
}

上面这段反向代理转发策略是固化在配置文件中的。Nginx 也可以通过嵌入脚本的方式动态完成请求转发。在下面这段配置中，Nginx 遇到路径以”/abouts/“开头的请求时会调用 lua 脚本，再根据脚本给出的结果跳转。这样我们可以在脚本里完成分析请求详情、查询数据库等复杂操作，实现更灵活的转发。

location ^~ /abouts/ { 
  access_log off; 
  
  #定义一个变量 
  set $app_proxy ""; 
  
  #调用了lua脚本 
  access_by_lua_file "router.lua"; 
  
  #按照lua脚本给出的变量值跳转 
  proxy_pass http://$app_proxy; 
 }

反向代理使得请求在到达系统内部后仍然可以被继续分流，这为后面要讲的服务并行设计创造了条件。

在 AI 编程迅猛发展的今天，编码能力逐步弱化，而架构能力则成了开发者更核心的竞争力。聊完反向代理，以及它如何把请求在系统内部继续分流，如果你对这类架构设计感兴趣，推荐一本书《高性能架构之道（第二版）》。

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高性能架构之道（第二版）

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就先聊到这儿。

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