Reverse Proxy | 反向代理是什么?

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Tiny Tiny RSS | 最速部署私有 RSS 服务器 这篇文章里面,我们提到了「利用 Nginx 作为反向代理」来为 Tiny Tiny RSS 服务加上 SSL 支持。事实上,我经常都能在各个和 Nginx、Apache Server 等相关文档里面看到「反向代理」这个术语。今天我们就来看看,到底什么是反向代理?「反向代理」的工作原理,以及我们都可以用「反向代理」来干什么?

Proxy:什么是代理?

首先,反向代理(Reverse Proxy)是一种代理(Proxy)服务。为了搞清楚「反向代理」,我们首先来说一说「代理 - Proxy」。

相信阅读这篇文章的同学一定对 Proxy 这个名词不陌生,Mainland China 互联网现状让大部分同学的计算机网络知识突飞猛进😂。简单来说,Proxy 服务器的主要功能就是在客户端 Client 和服务端 Server 之间搭建一个桥梁,从客户端访问服务端的网络流量、以及从服务端返回客户端的网络流量都会经由这一 Proxy 服务器的转发。1

功能示意

为了方便表述,我们就叫我们的 Proxy 服务器:咕咕,一只鸽子。🐦

正向代理和反向代理

Forward Proxy:正向代理

飞鸽传书嘛,信鸽主要功能就是通风报信,我们这里的咕咕也不例外。咕咕在正常情况下是我们自己(客户端)的,也就意味着:咕咕会在 Client 前面等待送信。当 Client 准备发送一个请求的时候,咕咕会拿着这个请求,在公共互联网上面,将请求准确送达至对应的 Server。同理,Server 返回 response 给 Client,response 也会先被咕咕拿到,之后再转交给 Client。

Forward Proxy 的工作原理

上面就是「正向代理」的基本工作流程,咕咕就是我们这个例子里面的正向代理服务器,负责转发和接受从 Client 发出或收到的网络请求。我们用正向代理(Forward Proxy),除了大家人尽皆知的目的以外😂,还可以:

  • 有效屏蔽广告、追踪脚本等有害请求。咕咕可以选择性的将 Server 发来的内容进行屏蔽,也就是:咕咕知道这次发来的是个广告,不给我们看也无妨大碍,那为了让我们浏览体验更加纯净,咕咕就非常体贴的丢掉了这一广告。爱了 ❤️ 2
  • 有效的隐藏我们的身份。因为咕咕在你没有用到它的时候,可以并行的为其他同学传递请求。这时候,Server 是无从知道请求的真正来源的,只知道是由咕咕转手的,从而保证我们身份匿名性。

Reverse Proxy:反向代理

那么反向代理是怎样工作的呢?在反向代理中,我们的咕咕现在由服务器 Server 养活(部署),也就是说,咕咕在服务器端通风报信。每个从 Client 经由互联网发过来的请求会先到达咕咕这里,咕咕再将每个请求分发给相应的服务器。反之亦然。这就是「反向代理」的基本工作原理,我们在这个例子里面的「咕咕」,就是我们的反向代理服务器。(Reverse Proxy Server)

Reverse Proxy 的工作原理

为什么我们服务端也需要一个这样的咕咕呢?因为我们的咕咕不仅勤劳,还很坚强。要知道,不是所有的目标服务器都像我们咕咕那么坚强,目标服务器很多时候会因为直接收到的信件过多(收到过多的请求)而被淹没,甚至宕机。如果有咕咕的帮助,目标服务器就不会因为请求过多而无法处理,同时如果咕咕发现一个服务的请求太多,我们可以将这一服务增加多个服务器共同处理,咕咕这时候就可以将服务的请求进行分流,从而减轻单个服务器的处理负担。这也就是「反向代理」在「负载均衡」方面的应用。

事实上,反向代理服务器有更多的应用,我们接下来就具体说一说我在服务器上面都利用 Nginx 反向代理服务器做了哪些有用的事情。

Nginx 反向代理的实际应用

在我的(@TenkeySeven 的)服务器上面,有这样的几个服务:

事实上,这三个服务都运行在这样的一个服务器上面,但是绑定了不同的域名。比如:

我们连接到服务器上面,执行下面的命令来查看端口占用情况:

sudo netstat -tulpn | grep LISTEN

端口占用情况

通过查看端口占用情况,我们可以非常清晰的看到:

  • Tiny Tiny RSS 运行于 Docker 容器中,对外的 exposed 端口是 181
  • Netdata 前端服务直接监听的端口是 19999
  • Nginx 默认 serve 的静态页面直接监听 80 端口(HTTP)

@TenkeySeven 将主域名和上面提到的两个子域名的 DNS 解析均设置为我们的服务器,因此,当我们访问上面任意一个域名的时候,请求均直接发给服务器上面运行的 Nginx 反向代理服务。

对 Nginx 来说,只需要识别这些域名对应的请求应该转发给具体哪个服务,就可以让请求被正确处理,这样也就实现了我们多个域名对应一个服务器上的多个服务的需求。

Nginx 全部功能均由配置文件 nginx.conf 来设置,这一配置文件通常位于 /etc/nginx/nginx.conf,我们仔细看一下 Nginx 的配置文件。

对 upstream 服务器的定义

对 upstream 服务器的声明

首先,我们在 Nginx 的 http 项目下,定义了我们可能需要用到的 upstream 服务器。比如,对 Tiny Tiny RSS 来说,就是 181 端口的服务,用下面的语法进行声明:

upstream ttrssdev {
    server 127.0.0.1:181;
    keepalive 64;
}

这样,下面 ttrss.tenkeyseven.com 域名的 Proxy 转发规则就可以直接用 http://ttrssdev 的格式进行声明了。

默认 Web Root 的定义

默认访问 Web Root 的配置

可以发现,当我们服务并不绑定任何上游服务器,而是直接由 Nginx 来提供服务的时候,Nginx 可以直接 serve 一个目标路径里面的 HTML 文件,比如这里的 /usr/share/nginx/html。此时,直接访问默认主域名 tenkeyseven.com,我们就能直接看到一个默认的静态网页。具体来说,Nginx 就是下面这部分内容的配置,知道当请求匹配到 server_name 定义的域名时,serve root 处定义的 HTML 静态网站。

server {
   server_name tenkeyseven.com; # managed by Certbot
       root         /usr/share/nginx/html;
       # ...
}

Proxy 转发规则的定义

反向代理 Tiny Tiny RSS 转发规则的定义

当我们需要让 Nginx 反向代理转发我们的请求至 upstream 服务的时候,就是类似这样的配置。此时,当请求匹配到 server_name 定义的 ttrss.tenkeyseven.com 时,Nginx 不 serve root 处定义的页面,而是在 location / { ... } 处找到 proxy_pass 的定义,将请求对应的转发到目标服务那里。可以看到,这里我们直接声明了 proxy_pass http://ttrssdev;,于是,当我们访问 https://ttrss.tenkeyseven.com 的时候,Nginx 反向代理服务会直接将请求转发至我们部署的 Tiny Tiny RSS 服务,在服务器上就是 localhost:181 的服务。

Nginx 反向代理具体的配置如下 location / { ... } 里面的配置:

server {
   server_name ttrss.tenkeyseven.com; # managed by Certbot
       # root         /usr/share/nginx/html;

       # Load configuration files for the default server block.
       include /etc/nginx/default.d/*.conf;

       location / {
           proxy_redirect off;
           proxy_pass http://ttrssdev;

           proxy_set_header  Host                $http_host;
           proxy_set_header  X-Real-IP           $remote_addr;
           proxy_set_header  X-Forwarded-Ssl     on;
           proxy_set_header  X-Forwarded-For     $proxy_add_x_forwarded_for;
           proxy_set_header  X-Forwarded-Proto   $scheme;
           proxy_set_header  X-Frame-Options     SAMEORIGIN;

           client_max_body_size        100m;
           client_body_buffer_size     128k;

           proxy_buffer_size           4k;
           proxy_buffers               4 32k;
           proxy_busy_buffers_size     64k;
           proxy_temp_file_write_size  64k;
       }

    # ...
}

事实上,这部分的配置非常简单。得益于 Let's Encrypt 的存在,我们可以利用 Certbot 在签署每个域名的 SSL 证书时,自动生成对应服务的转发配置。因此,事实上我们只需要声明前面介绍的 upstream 服务,并在 Certbot 生成的对应域名下的 location 子项处将服务器对应到反向代理的配置项处即可。

小结

最后,我们可以看到,经过这样的配置,我们从外界互联网访问我们服务器的请求,就被 Nginx 反向代理分别导向了对应的服务器,从而实现了多个域名对应多个服务,并部署在同一个服务器上面的功能。同时,Nginx 反向代理服务统一帮我们管理了 SSL 证书的签署,因此无论是从外界来访问我们服务器的请求,还是我们服务器里面某个服务返回给外界的请求,都是经过加密的 HTTPS 请求。

Nginx 反向代理在上文中的功能

Nginx 反向代理服务器还有更多的功能,比如:

  • 前文提到的负载均衡(Load balance)
  • 用反向代理来作为 CDN,cache 一部分资源,加快访问速度
  • 在请求到达目标服务器之前,反向代理服务器事先过滤掉一部分恶意请求,保证提供服务的目标服务器的稳定工作
  • ……

抛砖引玉,感谢阅读。

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