Linux下Varnish緩存服務器的安裝與配置教程

Varnish是一款高性能且開源的反向代理服務器和http加速器。與傳統的Squid相比，Varnish具有性能更高、速度更快、管理更方便等諸多優點。作者Poul-Henning Kamp是FreeBSD的內核開發者之一。Varnish采用全新的軟件體系架構，和現在的硬件提交配合緊密。在1975年時，儲存媒介只有兩種：內存與硬盤。但現在計算 機系統的內存除了主存外，還包括了cpu內的L1、L2，甚至有L3快取。硬盤上也有自己的快取裝置，因此squid cache自行處理物件替換的架構不可能得知這些情況而做到最佳化，但操作系統可以得知這些情況，所以這部份的工作應該交給操作系統處理，這就是 Varnish cache設計架構。
挪威最大的在線報紙 Verdens Gang (http://www.vg.no) 使用3台Varnish代替了原來的12台squid，性能居然比以前更好，這是Varnish最成功的應用案例。

Varnish特點：
1.基於內存進行緩存，重啟後數據將消失
2.利用虛擬內存方式，I/O性能好
3.支持設置0~60秒的精確緩存時間
4.VCL配置管理比較靈活
5.32位機器上緩存文件大小最大為2G
6.具有強大的管理功能，例如top、stat、admin、list等
7.狀態機設置巧妙，結構清晰
8.利用二叉堆管理緩存文件，可達到積極刪除目的

Varnish與Squid的對比
Squid是一個高性能的代理緩存服務器，它和varnish之間有諸多的異同點，如下：
相同點：
都是一個反向代理服務器
都是開源軟件
不同點，也是Varnish的優點：
Varnish的穩定性很高，兩者在完成相同負荷的工作時，Squid服務器發生故障的幾率要高於Varnish，因為使用Squid要經常重啟。
Varnish訪問速度更快，Varnish采用了“Visual Page Cache”技術，所有緩存數據都直接從內存讀取，而squid是從硬盤讀取，因而Varnish在訪問速度方面會更快。
Varnish可以支持更多的並發連接，因為Varnish的TCP連接釋放要比Squid快。因而在高並發連接情況下可以支持更多TCP連接。
Varnish可以通過管理端口，使用正則表達式批量的清除部分緩存，而Squid是做不到的。
squid屬於是單進程使用單核CPU，但Varnish是通過fork形式打開多進程來做處理，所以是合理的使用所有核來處理相應的請求。
當然，與傳統的Squid相比，Varnish也是有缺點的，如下：
varnish進程一旦掛起、崩潰或者重啟，緩存數據都會從內存中完全釋放，此時所有請求都會發送到後端服務器，在高並發情況下，會給後端服務器造成很大壓力。
在varnish使用中如果單個url的請求通過HA/F5（負載均衡）每次請求不同的varnish服務器中，被請求varnish服務器都會被穿透到後端，而且同樣的請求會在多台服務器上緩存，也會造成varnish的緩存的資源浪費，也會造成性能下降。
解決方案：
綜上所述在訪問量很大的情況下推薦使用varnish的內存緩存方式啟動，而且後面需要跟多台squid服務器。主要為了防止前面的varnish服務、服務器被重啟的情況下，前期肯定會有很多的穿透這樣squid可以擔當第二層cache，而且也彌補了varnish緩存在內存中重啟都會釋放的問題。
這樣的問題可以在負載均衡上做url哈希，讓單個url請求固定請求到一台varnish服務器上，可以解決該問題。

varnish的工作流程
1、進程之間通信
varnish啟動或有2個進程 master(management)進程和child(worker)進程。master讀入存儲配置命令，進行初始化，然後fork，監控child。child則分配線程進行cache工作，child還會做管理線程和生成很多worker線程。
child進程主線程初始化過程中，將存儲大文件整個加載到內存中，如果該文件超出系統的虛擬內存，則會減少原來配置mmap大小，然後繼續加載，這時候創建並初始化空閒存儲結構體，放在存儲管理的struct中，等待分配。
接著varnish某個負責接口新http連接的線程開始等待用戶，如果有新的http連接，但是這個線程只負責接收，然後喚醒等待線程池中的work線程，進行請求處理。
worker線程讀入uri後，將會查找已有的object，命中直接返回，沒有命中，則會從後端服務器中取出來，放到緩存中。如果緩存已滿，會根據LRU算法，釋放舊的object。對於釋放緩存，有一個超時線程會檢測緩存中所有object的生命周期，如果緩存過期（ttl），則刪除，釋放相應的存儲內存。
2、配置文件各結構之間通信

Varnish安裝

復制代碼代碼如下:
wget http://ftp.cs.stanford.edu/pub/exim/pcre/pcre-8.33.tar.gz
tar xzf pcre-8.33.tar.gz
cd pcre-8.33
./configure
make && make install
cd ../

varnish-3.0.4報錯如下：
varnishadm.c:48:33: error: editline/readline.h: No such file or directory
varnishadm.c: In function 'cli_write':
varnishadm.c:76: warning: implicit declaration of function 'rl_callback_handler_remove'
varnishadm.c:76: warning: nested extern declaration of 'rl_callback_handler_remove'
varnishadm.c: In function 'send_line':
varnishadm.c:179: warning: implicit declaration of function 'add_history'
varnishadm.c:179: warning: nested extern declaration of 'add_history'
varnishadm.c: In function 'varnishadm_completion':
varnishadm.c:216: warning: implicit declaration of function 'rl_completion_matches'
varnishadm.c:216: warning: nested extern declaration of 'rl_completion_matches'
varnishadm.c:216: warning: assignment makes pointer from integer without a cast
varnishadm.c: In function 'pass':
varnishadm.c:233: error: 'rl_already_prompted' undeclared (first use in this function)
varnishadm.c:233: error: (Each undeclared identifier is reported only once
varnishadm.c:233: error: for each function it appears in.)
varnishadm.c:235: warning: implicit declaration of function 'rl_callback_handler_install'
varnishadm.c:235: warning: nested extern declaration of 'rl_callback_handler_install'
varnishadm.c:239: error: 'rl_attempted_completion_function' undeclared (first use in this function)
varnishadm.c:300: warning: implicit declaration of function 'rl_forced_update_display'
varnishadm.c:300: warning: nested extern declaration of 'rl_forced_update_display'
varnishadm.c:303: warning: implicit declaration of function 'rl_callback_read_char'
varnishadm.c:303: warning: nested extern declaration of 'rl_callback_read_char'
make[3]: *** [varnishadm-varnishadm.o] Error 1
make[3]: Leaving directory `/root/lnmp/src/varnish-3.0.4/bin/varnishadm'
make[2]: *** [all-recursive] Error 1
make[2]: Leaving directory `/root/lnmp/src/varnish-3.0.4/bin'
make[1]: *** [all-recursive] Error 1
make[1]: Leaving directory `/root/lnmp/src/varnish-3.0.4'
make: *** [all] Error 2
報錯沒找到解決方法，選varnish-3.0.3

復制代碼代碼如下:
wget http://repo.varnish-cache.org/source/varnish-3.0.3.tar.gz
tar xzf varnish-3.0.3.tar.gz
cd varnish-3.0.3
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig
./configure --prefix=/usr/local/varnish --enable-debugging-symbols --enable-developer-warnings --enable-dependency-tracking --with-jemalloc
make && make install
/usr/bin/install -m 755 ./redhat/varnish.initrc /etc/init.d/varnish
/usr/bin/install -m 644 ./redhat/varnish.sysconfig /etc/sysconfig/varnish
/usr/bin/install -m 755 ./redhat/varnish_reload_vcl /usr/local/varnish/bin
useradd -M -s /sbin/nologin varnish


復制代碼代碼如下:
ln -s /usr/local/varnish/sbin/varnishd /usr/sbin/
ln -s /usr/local/varnish/bin/varnish_reload_vcl /usr/bin/
ln -s /usr/local/varnish/bin/varnishadm /usr/bin/


復制代碼代碼如下:
chkconfig --add varnish
chkconfig varnish on

生成varnish管理秘鑰:

復制代碼代碼如下:
uuidgen > /usr/local/varnish/etc/varnish/secret
chmod 644 /usr/local/varnish/etc/varnish/secret

修改varnish啟動配置:

復制代碼代碼如下:
sed -i "s@^VARNISH_VCL_CONF=/etc/varnish/default.vcl@#VARNISH_VCL_CONF=/etc/varnish/default.vcl\nVARNISH_VCL_CONF=/usr/local/varnish/etc/varnish/linuxeye.vcl@" /etc/sysconfig/varnish
sed -i "s@^VARNISH_LISTEN_PORT=6081@#VARNISH_LISTEN_PORT=6081\nVARNISH_LISTEN_PORT=80@" /etc/sysconfig/varnish
sed -i "s@^VARNISH_SECRET_FILE=/etc/varnish/secret@#VARNISH_SECRET_FILE=/etc/varnish/secret\nVARNISH_SECRET_FILE=/usr/local/varnish/etc/varnish/secret@" /etc/sysconfig/varnish
sed -i "s@^VARNISH_STORAGE_FILE=/var/lib/varnish/varnish_storage.bin@#VARNISH_STORAGE_FILE=/var/lib/varnish/varnish_storage.bin\nVARNISH_STORAGE_FILE=/usr/local/varnish/var/varnish_storage.bin@" /etc/sysconfig/varnish
sed -i "s@^VARNISH_STORAGE_SIZE.*@VARNISH_STORAGE_SIZE=150M@" /etc/sysconfig/varnish
sed -i "s@^VARNISH_STORAGE=.*@VARNISH_STORAGE=\"malloc,\${VARNISH_STORAGE_SIZE}\"@" /etc/sysconfig/varnish

假設你的服務器擁有多顆邏輯處理器，還可以做以下的設置：
/etc/sysconfig/varnish 裡面還可以添加自定義的參數，用”-p 參數“的方式添加，如：
DAEMON_OPTS="-a ${VARNISH_LISTEN_ADDRESS}:${VARNISH_LISTEN_PORT} \
-f ${VARNISH_VCL_CONF} \
-T ${VARNISH_ADMIN_LISTEN_ADDRESS}:${VARNISH_ADMIN_LISTEN_PORT} \
-t ${VARNISH_TTL} \
-w ${VARNISH_MIN_THREADS},${VARNISH_MAX_THREADS},${VARNISH_THREAD_TIMEOUT} \
-u varnish -g varnish \
-S ${VARNISH_SECRET_FILE} \
-s ${VARNISH_STORAGE} \
-p thread_pools=2" #這裡為添加項
Varnish啟動後進入後台運行，同時返回命令行狀態。需要注意的是，Varnish運行時會同時啟動兩個進程，一個主進程，一個是子進程，如果子進程出現問題，主進程將重新生成一個子進程。

VCL配置

復制代碼代碼如下:
/usr/local/varnish/etc/varnish/linuxeye.vcl
#通過backend定義了一個名稱為webserver的後端主機，“.host”指定後端主機的IP地址或者域名，“.port”指定後端主機的服務端口。
backend webserver {
.host = "127.0.0.1";
.port = "8080";
}
#調用vcl_recv開始
sub vcl_recv {
if (req.restarts == 0) {
if (req.http.x-forwarded-for) {
set req.http.X-Forwarded-For =
req.http.X-Forwarded-For + ", " + client.ip;
} else {
set req.http.X-Forwarded-For = client.ip;
}
}
#如果請求的類型不是GET、HEAD、PUT、POST、TRACE、OPTIONS、DELETE時，進入pipe模式。注意這裡是“&&”的關系
if (req.request != "GET" &&
req.request != "HEAD" &&
req.request != "PUT" &&
req.request != "POST" &&
req.request != "TRACE" &&
req.request != "OPTIONS" &&
req.request != "DELETE") {
return (pipe);
}
#如果請求的類型不是GET與HEAD，則進入pass模式
if (req.request != "GET" && req.request != "HEAD") {
return (pass);
}
if (req.http.Authorization || req.http.Cookie) {
return (pass);
} <strong></strong>#對linuxeye.com域名進行緩存加速，這是個泛域名的概念，也就是所有以linuxeye.com結尾的域名都進行緩存
if (req.http.host ~ "^(.*).linuxeye.com") {
set req.backend = webserver;
}
#對以.jsp、.do、php結尾以及帶有?的URL時，直接從後端服務器讀取內容
if (req.url ~ "\.(jsp|do|php)($|\?)") {
return (pass);
} else {
return (lookup);
}
}</p> <p>sub vcl_pipe {
return (pipe);
}</p> <p>sub vcl_pass {
return (pass);
}</p> <p>sub vcl_hash {
hash_data(req.url);
if (req.http.host) {
hash_data(req.http.host);
} else {
hash_data(server.ip);
}
return (hash);
}</p> <p>sub vcl_hit {
return (deliver);
}</p> <p>sub vcl_miss {
return (fetch);
}


復制代碼代碼如下:
#對於請求類型是GET，並且請求的URL中包含upload，那麼就進行緩存，緩存的時間是300秒，即5分鐘
sub vcl_fetch {
if (req.request == "GET" && req.url ~ "^/upload(.*)$") {
set beresp.ttl = 300s;
}</p> <p> if (req.request == "GET" && req.url ~ "\.(png|gif|jpg|jpeg|bmp|swf|css|js|html|htm|xsl|xml|pdf|ppt|doc|docx|chm|rar|zip|ico|mp3|mp4|rmvb|ogg|mov|avi|wmv|txt)$") {
unset beresp.http.set-cookie;
set beresp.ttl = 30d;
}
return (deliver);
}


復制代碼代碼如下:
#下面是添加一個Header標識，以判斷緩存是否命中
sub vcl_deliver {
if (obj.hits > 0) {
set resp.http.X-Cache = "HIT from demo.linuxeye.com";
} else {
set resp.http.X-Cache = "MISS from demo.linuxeye.com";
}
return (deliver);
}


復制代碼代碼如下:
#使用vcl_error可以定制一個錯誤頁面
sub vcl_error {
set obj.http.Content-Type = "text/html; charset=utf-8";
set obj.http.Retry-After = "5";
synthetic {"
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
<html>
<head>
<title>"} + obj.status + " " + obj.response + {"</title>
</head>
<body>
<h1>Error "} + obj.status + " " + obj.response + {"</h1>
<p>"} + obj.response + {"</p>
<h3>Guru Meditation:</h3>
<p>XID: "} + req.xid + {"</p>
<hr>
<p>Varnish cache server</p>
</body>
</html>
"};
return (deliver);
}</p> <p>sub vcl_init {
return (ok);
}</p> <p>sub vcl_fini {
return (ok);
}

檢查VCL配置是否正確:

復制代碼代碼如下:
service varnish configtest

或

復制代碼代碼如下:
varnishd -C -f /usr/local/varnish/etc/varnish/linuxeye.vcl

啟動varnish:

復制代碼代碼如下:
service varnish start

查看varnish狀態:

復制代碼代碼如下:
service varnish status

動態加載VCL配置:

復制代碼代碼如下:
service varnish reload

停止varnish:

復制代碼代碼如下:
service varnish stop

查看當前varnish監聽的80端口:

復制代碼代碼如下:
# netstat -tpln | grep :80
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 15249/varnishd
tcp 0 0 0.0.0.0:8080 0.0.0.0:* LISTEN 19468/nginx
tcp 0 0 :::80 :::* LISTEN 15249/varnishd

查看varnish進程:

復制代碼代碼如下:
# ps -ef | grep varnishd | grep -v grep
root 15248 1 0 11:47 ? 00:00:00 /usr/sbin/varnishd -P /var/run/varnish.pid -a :80 -f /usr/local/varnish/etc/varnish/linuxeye.vcl -T 127.0.0.1:6082 -t 120 -w 50,1000,120 -u varnish -g varnish -S /usr/local/varnish/etc/varnish/secret -s malloc,150M
varnish 15249 15248 0 11:47 ? 00:00:00 /usr/sbin/varnishd -P /var/run/varnish.pid -a :80 -f /usr/local/varnish/etc/varnish/linuxeye.vcl -T 127.0.0.1:6082 -t 120 -w 50,1000,120 -u varnish -g varnish -S /usr/local/varnish/etc/varnish/secret -s malloc,150M

Varnish訪問日志
varnishncsa可以使用NCSA通用日志格式(NCSA Common Log Format)將HTTP請求記錄到日志文件.

復制代碼代碼如下:
/usr/bin/install -m 755 ./redhat/varnishncsa.initrc /etc/init.d/varnishncsa
chmod +x /etc/init.d/varnishncsa
chkconfig varnishncsa on
mkdir -p /usr/local/varnish/logs

編輯varnishncsa啟動配置

復制代碼代碼如下:
ln -s /usr/local/varnish/bin/varnishncsa /usr/bin
sed -i 's@^logfile.*@logfile="/usr/local/varnish/logs/varnishncsa.log"@' /etc/init.d/varnishncsa

啟動varnishncsa：

復制代碼代碼如下:
service varnishncsa start

使用logrotate輪詢日志文件(每天輪詢):

復制代碼代碼如下:
cat > /etc/logrotate.d/varnish << EOF
/usr/local/varnish/logs/varnishncsa.log {
daily
rotate 5
missingok
dateext
compress
notifempty
sharedscripts
postrotate
[ -e /var/run/varnishncsa.pid ] && kill -USR1 \`cat /var/run/varnishncsa.pid\`
endscript
}
EOF

日志輪詢debug測試:

復制代碼代碼如下:
logrotate -df /etc/logrotate.d/varnish