Nginx笔记

Nginx基础

什么是Nginx?

Nginx 是一款常用的轻量级、高性能的反向代理服务器软件，主要用于 HTTP、HTTPS、SMTP、POP3 和 IMAP 等协议。它的优势在于高效的反向代理和负载均衡能力，可以处理大量并发连接。大概可以处理2-3万并发连接数，官方监测能支持5万并发

Nginx有什么优点？

• 高性能：Nginx 使用事件驱动的异步架构，能够支持大量并发连接，处理效率高
• 反向代理：Nginx 可以作为反向代理，将请求转发到后端服务器，提供负载均衡和缓存等功能。
• 高可用性：Nginx 支持热部署和动态配置，不需要重启即可生效，提供了高可用性和灵活性。
• 高扩展性：Nginx 支持模块化架构，可以通过添加第三方扩展来满足不同需求。
• 轻量级：Nginx 的代码设计简单，内存占用少，适合用于资源受限的环境。

为什么Nginx性能高？

• 事件处理机制：Nginx 使用基于事件驱动的处理模型，采用异步非阻塞 IO 操作，充分利用系统资源，提高并发能力。
• 高效的网络模块：Nginx 内置了高效的网络模块，包括 TCP/UDP 监听、HTTP 解析和缓存等，提升网络处理性能。
• 轻量级进程：Nginx 采用多进程或多线程的方式处理请求，每个进程只占用较少的内存，减少了上下文切换的开销。
• 负载均衡：Nginx 提供负载均衡功能，可以将请求分发到多个后端服务器上，平衡负载，提高性能和可靠性。

Nginx有什么应用场景？

• 反向代理和负载均衡：将请求分发到多个后端服务器，提高性能和可靠性。
• 静态文件服务器：可以作为静态内容的Web服务器，用来快速、高效地提供静态文件，如图片、CSS 和 JavaScript 等。
• 缓存服务器：缓存静态内容或动态内容，以提高访问速度。
• SSL/TLS 终端代理：作为 SSL/TLS 终端，解密请求并将其转发到后端服务器进行处理。
• HTTP/2 服务器：支持 HTTP/2 协议的高性能 Web 服务器。

Nginx是怎么处理请求的？

1. 客户端发送请求：从客户端发起HTTP或HTTPS请求，将请求发送到Nginx服务器。
2. Nginx接收请求：Nginx服务器接收到客户端的请求，并根据预先设置的监听端口、虚拟主机等配置进行匹配。
3. 请求匹配：根据配置文件中的规则和条件，Nginx匹配请求，确定如何处理该请求。这些规则可以包括虚拟主机配置、URL路由、反向代理等。
4. 处理静态资源：如果请求是针对静态资源（如HTML、CSS、JavaScript、图像等），Nginx可以直接从磁盘中读取并返回给客户端，无需转发给后端服务器。
5. 反向代理和负载均衡：如果请求需要转发给后端服务器，Nginx可以作为反向代理将请求转发给一个或多个后端服务器。Nginx可以基于负载均衡算法（如轮询、IP哈希、最少连接数等）选择合适的后端服务器进行请求转发，实现请求的分发和负载均衡。
6. 等待后端服务器响应：Nginx将请求转发给后端服务器，并等待后端服务器处理请求并返回响应结果。
7. 返回响应给客户端：一旦Nginx收到后端服务器的响应，它将把响应结果返回给客户端。如果需要，Nginx还可以进行一些处理，如HTTP头的修改、内容过滤等。
8. 维持持久连接：Nginx可以在响应返回给客户端后，保持与客户端的TCP连接，以便在之后的请求中继续使用该连接，提高性能和效率。

正向代理与反向代理

什么是正向代理？

正向代理，也叫做“客户端代理”，客户端通过正向代理服务器发送请求，代理服务器将请求转发给目标服务器，并将响应返回给客户端。在正向代理中，客户端需要知道代理服务器的存在，发起请求时要显式指定代理服务器。流程如下：

1. 客户端配置代理：客户端需要手动配置代理服务器的地址和端口，告知客户端使用代理进行访问。
2. 客户端发起请求：客户端发送请求到代理服务器，请求中的目标地址为最终要访问的资源服务器。
3. 代理服务器接收请求：代理服务器接收到客户端的请求。
4. 代理服务器转发请求：代理服务器将客户端的请求转发给目标服务器。
5. 目标服务器响应请求：目标服务器接收到代理服务器的请求后，处理并生成响应结果。
6. 代理服务器接收响应：代理服务器接收到目标服务器的响应结果。
7. 代理服务器返回响应：代理服务器将目标服务器的响应结果返回给客户端。
8. 客户端接收响应：客户端通过代理服务器收到目标服务器的响应结果。

什么是反向代理？

反向代理，也叫做“服务器代理”，客户端发送请求到反向代理服务器，代理服务器根据配置的规则将请求转发给具有该资源的后端服务器，并将响应返回给客户端。在反向代理中，客户端不知道代理服务器的存在，也不知道实际提供资源的后端服务器。

1. 客户端发起请求：客户端向反向代理服务器发送请求，请求中的目标地址是指向反向代理服务器。
2. 反向代理服务器接收请求：反向代理服务器接收到客户端的请求。
3. 反向代理服务器确定后端服务器：反向代理服务器根据配置的规则和负载均衡算法，确定要将请求转发给哪个后端服务器来处理。
4. 反向代理服务器转发请求：反向代理服务器将客户端的请求转发给选定的后端服务器。
5. 后端服务器处理请求：后端服务器接收到反向代理服务器转发的请求，并处理请求并生成响应结果。
6. 后端服务器将响应发送给反向代理服务器：后端服务器将处理完毕的响应结果发送给反向代理服务器。
7. 反向代理服务器接收响应：反向代理服务器接收到后端服务器的响应结果。
8. 反向代理服务器返回响应：反向代理服务器将后端服务器的响应结果返回给客户端。
9. 客户端接收响应：客户端通过反向代理服务器收到后端服务器的响应结果。

使用反向代理服务器的优点是什么？

• 负载均衡：反向代理服务器可以将请求分发到多个后端服务器上，实现负载均衡。通过根据服务器的负载情况智能地分配请求，可以提高系统的性能和可扩展性。
• 安全性增强：反向代理服务器作为前端与外部通信的接口，可以提供一层保护，防止外部攻击直接访问到后端服务器。它可以过滤恶意请求、进行访问控制、实施SSL/TLS终端代理等安全策略，增强系统的安全性。
• 缓存加速：反向代理服务器可以缓存静态内容或动态内容，减轻后端服务器的负载，提高响应速度。通过缓存常用的资源，可以减少对后端服务器的请求，提升用户体验。
• 系统解耦：通过使用反向代理服务器，可以将前端与后端服务器解耦，使其相互独立运行。这样可以简化系统架构，提高系统的可维护性和灵活性。
• 高可用性：反向代理服务器可以动态地管理、添加或删除后端服务器。当某个后端服务器不可用时，反向代理服务器可以自动切换到其他可用的服务器，确保服务的高可用性。
• 网络优化：反向代理服务器可以通过对请求进行压缩、合并或重定向等操作，优化网络传输，并减少对带宽的需求。这有助于提升网站的性能和用户体验。

Nginx安装

版本	概括
Mainline version	Mainline 是 Nginx 目前主力在做的版本，可以说是开发版
Stable version	最新稳定版，生产环境上建议使用的版本
Legacy versions	遗留的老版本的稳定版

使用yum安装Nginx

（1）安装yum-utils

sudo yum install yum-utils

（2）添加Nginx的yum资源库

rpm -Uvh  http://nginx.org/packages/centos/7/noarch/RPMS/nginx-release-centos-7-0.el7.ngx.noarch.rpm

（3）使用yum命令安装 nginx

yum -y install nginx

默认地址

路径	简介
/etc/nginx/nginx.conf	yum方式安装后默认配置文件的路径
/usr/share/nginx/html	nginx网站默认存放目录
/usr/share/nginx/html/index.html	网站默认主页路径

Nginx基本使用

系统管理Nginx

操作	简介
systemctl start nginx	启动nginx
service stop nginx	快速停止nginx
service quit nginx	优雅的停止nginx
service reload nginx	重新加载nginx配置
systemctl enable nginx.service	设置nginx开机自启动
systemctl disable nginx	禁止开机自启
nginx -v	查看版本信息
systemctl status nginx	查看nginx状态
ps -ef | grep nginx	查看进程apache/httpd
netstat -anpl | grep ‘nginx’	查看服务端口

Nginx操作命令

操作	简介
nginx -t 配置文件路径	测试指定配置文件是否有语法错误
nginx -c 配置文件路径	指定配置文件启动Nginx，默认配置目录：/etc/nginx/nginx.conf
nginx -s stop	快速关闭
nginx -s quit	优雅的关闭
nginx -s reopen	重启
nginx -s reload	重新加载配置

测试启动

（1）启动nginx

systemctl start nginx

（2）查看进程和端口

# 查看进程
ps -ef | grep nginx
# 查看端口
netstat -anpl | grep 'nginx'

（3）访问http://主机地址/（需要关闭防火墙）

Nginx配置文件

配置文件组成

通常来说，Nginx 的主配置文件 nginx.conf有很多模块组成

模块	说明
全局块(Global Block)	全局模块，用于配置全局指令，这些配置将适用于整个Nginx服务器。
events块	事件处理模块，用于配置与连接相关的指令。
http块	核心模块，用于配置HTTP协议相关的指令。一个http块包含一个或多个server块，每个server块代表一个或多个虚拟主机。
server块	虚拟主机模块，用于配置单个HTTP服务器的指令。一个server块包含一个或多个location块，对应着一个或多个URL地址。
location块	URL匹配映射模块，用于配置请求URI与资源文件之间的映射关系，如反向代理、重定向、访问限制等。

配置文件详解

（1）打开配置文件

vim /etc/nginx/nginx.conf

# 全局块-----------------------------------------------------------------------------------------------------
# 全局块定义了Nginx整个运行环境的全局参数，控制着Nginx服务器的全局配置

# 指定Nginx工作进程运行的用户和用户组，该指令在编译安装Nginx时指定，默认为nobody
user  nginx;

# 指定Nginx开启的工作进程个数。一般建议设置为CPU核心数的两倍
# worker_process, 值越大，可以支持的并发处理量也越多，但是还是和服务器的硬件相关
worker_processes  auto;

# 指定Nginx错误日志的存放路径和级别。错误级别包括debug、info、notice、warn、error、crit、alert、emerg
error_log  /var/log/nginx/error.log notice;

# 指定Nginx主进程PID文件的存放路径
pid        /var/run/nginx.pid;

# events块--------------------------------------------------------------------------------------------------
# events块是用来配置Nginx事件处理模块的，指定Nginx如何处理客户端请求和网络事件
events {    
    # 限制每个工作进程所能接受的最大客户端连接数，默认值为512,正向代理：连接数 * 进程数、反向代理：连接数 * 进程数 / 4
    # linux系统限制最多能同时打开65535个文件，默认上限就是65535，可解除 ulimit -n 65535
    worker_connections 1024;
    
    # 定义一个工作进程是否能一次性处理多个网络连接事件，默认为off
    multi_accept on;
    
    # 指定事件驱动模式，支持select、poll、epoll、kqueue、/dev/poll等多种模式，默认为epoll
    use epoll;
    
    # 指定是否启用进程间的互斥锁，防止多个工作进程同时处理同一请求。默认为on
    accept_mutex on;
    
    # 指定互斥锁延迟时间，避免多个工作进程同时竞争互斥锁。单位为毫秒，默认为500。
    accept_mutex_delay 500;
    
    # 指定使用异步IO方式处理磁盘IO操作的最大请求数量。默认为32。
    worker_aio_requests 32;
    
    # 指定调试事件处理程序的IP地址段，只有来自这些地址的连接才会触发调试输出
    debug_connection off;
}

# http块----------------------------------------------------------------------------------------------------
# 最核心的模块，是所有Web应用程序配置的大本营，定义了Nginx HTTP服务器的各种配置参数和行为
http {
    # 定义自定义日志格式
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
                      
    # 指定访问日志的存放路径和格式
    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;
    
    # 指定默认的MIME类型，当文件类型无法识别时会使用该类型,下面配置为了二进制流
    default_type application/octet-stream;
    
    # 用于直接将磁盘上的文件发送到客户端，减少CPU开销,启用on或禁用off，
    sendfile on;
    
    # 用于优化在一个TCP数据流中发送多个包时的网络性能,启用on或禁用off
    tcp_nopush on;
    
    # 用于优化在一个TCP数据流中发送少量数据时的网络性能,启用on或禁用off
    tcp_nodelay on;
    
    # 指定HTTP连接的超时时间，单位为秒
    keepalive_timeout 60;
    client_header_timeout 10;
    client_body_timeout 10;
    send_timeout 10;
    
    # 设置处理虚拟主机名称映射时使用的哈希桶大小，默认为32，可以根据需要进行修改
    server_names_hash_bucket_size 32;
    
    # 控制是否在HTTP响应头中返回服务器版本信息
    server_tokens off;
    
    # 压缩功能,用于减少数据传输量,启用on或禁用off
    gzip on;
    
    # 指定需要压缩的文件类型
    gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
    
    # 用于设定通用的文件缓存，用于文件系统的访问控制
    open_file_cache          max=1000 inactive=20s;
    open_file_cache_valid    30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    open_file_cache_errors   on;
    
    # 指定字符集
    charset utf-8;
    
    # server块----------------------------------------------------------------------------------------------
    # server 块用于指明虚拟主机，下面采用include引入多个server块配置
    
    # include用于引入其他配置文件，例如include file1 [file2 ...]
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

（2）在上面include引入的路径下创建server块的配置

vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

server {
    # listen用于设定 server 块监听的端口号和地址
    # 语法：listen [服务器 IP 地址:]服务器监听的端口号 [其他选项，可以是 reuseport、default_server、ssl 等];
    listen       80;
    
    # 指定ip地址或域名，多个域名使用空格隔开
    server_name  localhost;
    
    # SSL证书文件路径
    ssl_certificate /etc/nginx/ssl/example.crt;
    # SSL证书私钥文件路径
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.key;
    # SSL会话超时时间为5分钟
    ssl_session_timeout 5m;
    # SSL协议版本
    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
    
    # location块--------------------------------------------------------------------------------------------
    # location 块用于匹配请求的 URL 路径，并指定相应的处理方式。location 块中可以配置反向代理、重定向、缓存等
    # location 块的语法格式：location [修饰符] uri {...}
    # =    严格匹配，只有当 uri 与请求路径完全一致时才会命中该 location 块
    # ~    正则匹配，区分大小写的正则表达式匹配
    # ~*   正则匹配，不区分大小写的正则表达式匹配
    # ^~   最佳匹配，以普通字符匹配，通常用来匹配目录，如果命中则不再查找其他的 location 块
    
    # 匹配所有以 / 开头的 URL，将请求的根目录设置为 /usr/share/nginx/html 并指定默认首页为 index.html
    location / {
        # 指定这个虚拟主机的根目录
        root   /usr/share/nginx/html;
        # 指定默认首页
        index  index.html index.htm;
    }

    # 匹配以/images/开头的 URL将请求的根目录设置为 /var/www 指定了不同的缓存过期时间
    location /images/ {
    	# 指定这个虚拟主机的根目录
    	root /var/www;
    	# 缓存过期时间
        expires 1d;
	}

    # 匹配以/css/开头的 URL将请求的根目录设置为 /var/www 指定了不同的缓存过期时间
	location /css/ {
	    # 指定这个虚拟主机的根目录
   		root /var/www;
   		# 缓存过期时间
    	expires 1h;
	}

    # 匹配以/js/开头的 URL将请求的根目录设置为 /var/www 指定了不同的缓存过期时间
	location /js/ {
	    # 指定这个虚拟主机的根目录
    	root /var/www;
    	# 缓存过期时间
    	expires 30m;
	}
	
	# 匹配以 /api/ 开头的 URL 并将请求转发到本地的 3000 端口，设置请求头 Host 和 X-Real-IP
	location /api/ {
		# 将请求转发
    	proxy_pass http://localhost:3000;
    	# 设置请求头Host
    	proxy_set_header Host $host;
    	# 设置请求头X-Real-IP
    	proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
	}

	# 匹配以/admin/ 开头的 URL 并拒绝所有该地址开头的请求，返回 403 错误页面
	location /admin/ {
		# 拒绝所有请求
    	deny all;
    	# 返回 403 错误页面
    	return 403;
	}
	
	# 使用正则表达式进行匹配，匹配以 /user 或 /account 开头的 URL，并将它们重写为 / 加上 id 参数，例如 /user/123 会被重写为 /123?id=user
	location ~ /(user|account)/ {
    	rewrite ^/(\w+)/(.*)$ /$2?id=$1 last;
	}

	# 匹配以 /files/ 开头的 URL，并开启自动目录索引功能
	location /files/ {
    	autoindex on;
	}

}