Nginx原理及其使用

2022-01-20 運維實習生

一、Nginx基本概念

1、什麼是nginx

- Nginx 是一個高性能的Web伺服器和反向代理伺服器，也可作為郵件代理伺服器；

- Nginx由俄羅斯人Igor Sysoev 採用C語言開發編寫，第一個版本公布於2004年10月4日；

- Nginx特點佔有內存少，並發能力強，以高性能，低消耗聞名，Nginx官方測試為5萬並發請求；

 

2、什麼是反向代理

2.1什麼是正向代理

正向代理，是在用戶端的。比如需要訪問某些國外網站，我們可能需要購買vpn。

並且vpn是在我們的用戶瀏覽器端設置的,瀏覽器先訪問vpn地址，vpn地址轉發請求，並最後將請求結果原路返回來。

 

2.2什麼是反向代理

反向代理，其實客戶端對代理是無感知的，因為客戶端不需要任何配置就可以訪問，我們只需要將請求發送到反向代理伺服器，由反向代理伺服器去選擇目標伺服器獲取數據後，在返回給客戶端，此時反向代理伺服器和目標伺服器對外就是一個伺服器，暴露的是代理伺服器地址，隱藏了真實伺服器 IP 地址。

 

3、什麼是負載均衡

負載均衡（Load Balance），意思是將負載（工作任務，訪問請求）進行平衡、分攤到多個操作單元（伺服器，組件）上進行執行。是解決高性能，單點故障（高可用），擴展性（水平伸縮）的終極解決方案。

 

4、什麼是動靜分離

在Web開發中，通常來說，動態資源其實就是指那些後臺資源，而靜態資源就是指HTML，JavaScript，CSS，img等文件。

一般來說，都需要將動態資源和靜態資源分開，將靜態資源部署在Nginx上，當一個請求來的時候，如果是靜態資源的請求，就直接到nginx配置的靜態資源目錄下面獲取資源，如果是動態資源的請求，nginx利用反向代理的原理，把請求轉發給後臺應用去處理，從而實現動靜分離。

在使用前後端分離之後，可以很大程度的提升靜態資源的訪問速度，同時在開過程中也可以讓前後端開發並行可以有效的提高開發時間，也可以有些的減少聯調時間。

 

 

二、Nginx基本使用

1、nginx安裝

1.1安裝nginx依賴包

 

[root@server ~] yum -y install make zlibzlib-devel gcc-c++ libtool openssl openssl-devel pcre gcc編譯器     gccopenssl庫     openssl,openssl-develpcre庫           pcre,pcre-develzlib庫             zlib,zlb-devel
1.2安裝nginx
 
[root@server ~] cd /usr/local/[root@server local] lsbin games    lib    libexec              sbin   srcetc include  lib64  nginx-1.16.1.tar.gz  share[root@server local] tar -zxvfnginx-1.16.1.tar.gz[root@server local] cd nginx-1.16.1[root@server nginx-1.16.1] ./configure--prefix=/usr/local/nginx[root@server nginx-1.16.1] make &&make install
1、解壓nginx*.tar.gz
2、切換到nginx主目錄
3、執行配置命令 ./configure--prefix=/usr/local/nginx (--prefix是指定安裝路徑）
4、執行命令進行編譯
5、執行命令進行安裝
1.3啟動nginx
 
[root@server nginx-1.16.1] cd/usr/local/nginx/sbin/[root@server sbin] ./nginx
 
1、普通啟動
切換到nginx安裝目錄的sbin目錄，執行./nginx
2、通過配置文件啟動
./nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1.4檢查
 
[root@server sbin] ps -ef | grep nginxroot     17806      1  0 00:24 ?        00:00:00 nginx: master process ./nginxnobody   17807  17806  0 00:24 ?        00:00:00 nginx: worker processroot     17809   9820  0 00:25 pts/0    00:00:00 grep --color=auto nginx[root@server sbin] netstat -ntulp | grep 80tcp       0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      17806/nginx: master[root@server sbin] ./nginx -c/usr/local/nginx/conf/nginx.conf -tnginx: the configuration file/usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is oknginx: configuration file/usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
 
1、通過進程檢查
master進程用於讀取配置文件，並且維護管理worker進程
worker進程對請求進行處理
2、通過查看埠
3、檢查配置文件
./nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf-t
 
2、nginx常用命令
殺死進程kill -QUIT 主pid kill -TERM 主pid命令關閉./nginx -s stop重啟./nginx -s reload幫助 -?,-h              : this help -v                   : showversion and exit -V                  : show versionand configure options then exit -t                   : testconfiguration and exit -T                  : testconfiguration, dump it and exit -q                  : suppressnon-error messages during configuration testing  -ssignal        : send signal to a masterprocess: stop, quit, reopen, reload  -pprefix        : set prefix path (default:/usr/local/nginx/)  -cfilename    : set configuration file(default: conf/nginx.conf)  -gdirectives  : set global directives outof configuration file
 
3、nginx配置文件
配置文件路徑: [nginx安裝路徑]/conf/nginx.conf
比如這次環境的路徑在/usr/local/nginx/conf/nginx.conf
 
配置文件內容為
 
worker_processes  1; events {   worker_connections  1024;} http {   include       mime.types;   default_type application/octet-stream;    sendfile        on;    server {       listen       80;       server_name  localhost;        location / {           root   html;           index  index.html index.htm;       }        error_page   500 502 503 504  /50x.html;       location = /50x.html {           root   html;       }    }}
 
3.1worker配置
從配置文件開始到 events 塊之間的內容，主要會設置一些影響 nginx 伺服器整體運行的配置指令，主要包括配置運行 Nginx 伺服器的用戶（組）、允許生成的 worker process 數，進程PID 存放路徑、日誌存放路徑和類型以及配置文件的引入等。
 
 
worker_processes 設置nginx可以並發處理進程的大小
3.2events配置
events 塊涉及的指令主要影響 Nginx 伺服器與用戶的網絡連接，常用的設置包括是否開啟對多 work process下的網絡連接進行序列化，是否允許同時接收多個網絡連接，選取哪種事件驅動模型來處理連接請求，每個 word process 可以同時支持的最大連接數等。
 
events {   worker_connections  1024;}
 
worker_connections 設置nginxworker（進程）支持的最大連接數
3.3httpd配置
 
http {   include       mime.types;   default_type application/octet-stream;    sendfile        on;    server {       listen       80;       server_name  localhost;        location / {           root   html;           index  index.html index.htm;       }        error_page   500 502 503 504  /50x.html;       location = /50x.html {           root   html;       }    }}
 
這算是 Nginx 伺服器配置中最頻繁的部分，代理、緩存和日誌定義等絕大多數功能和第三方模塊的配置都在這裡。
需要注意的是： http 塊也可以包括http 全局塊、server 塊。
 http全局塊
http 全局塊配置的指令包括文件引入、MIME-TYPE 定義、日誌自定義、連接超時時間、單連結請求數上限等。
server 塊
這塊和虛擬主機有密切關係，虛擬主機從用戶角度看，和一臺獨立的硬體主機是完全一樣的，該技術的產生是為了節省網際網路伺服器硬體成本。
每個 http 塊可以包括多個 server 塊，而每個 server 塊就相當於一個虛擬主機。
而每個 server 塊也分為全局 server 塊，以及可以同時包含多個 locaton 塊。
      1、全局 server 塊
       最常見的配置是本虛擬機主機的監聽配置和本虛擬主機的名稱或 IP 配置。
      2、 location 塊
       一個 server 塊可以配置多個location 塊
       這塊的主要作用是基於Nginx 伺服器接收到的請求字符串（例如 server_name/uri-string），對虛擬主機名稱（也可以是 IP 別名）之外的字符串（例如 前面的/uri-string）進行匹配，對特定的請求進行處理。地址定向、數據緩存和應答控制等功能，還有許多第三方模塊的配置也在這裡進行。
 
location 指令說明
該指令用於匹配 URL。語法如下：
= ：用於不含正則表達式的 uri 前，要求請求字符串與uri 嚴格匹配，如果匹配成功，就停止繼續向下搜索並立即處理該請求。
~：用於表示 uri 包含正則表達式，並且區分大小寫。
~*：用於表示 uri 包含正則表達式，並且不區分大小寫。
^~：用於不含正則表達式的 uri 前，要求 Nginx 伺服器找到標識 uri 和請求字符串匹配度最高的location 後，立即使用此 location 處理請求，而不再使用 location塊中的正則 uri 和請求字符串做匹配
        注意：如果 uri 包含正則表達式，則必須要有~ 或者 ~* 標識。
 
三、Nginx反向代理配置
1、反向代理配置實例1
實驗環境 192.168.1.41
啟動一個tomcat    埠為8080
nginx使用默認埠80
訪問 http://192.168.1.41反向代理到 http://192.168.1.41:8080
 
1啟動一個tomcat埠8080
 
[root@server ~] yum -y install java[root@server local] ls/usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz/usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz[root@server local] tar -zxvfapache-tomcat-7.0.96.tar.gz[root@server local] cd apache-tomcat-7.0.96[root@server apache-tomcat-7.0.96]./bin/startup.sh[root@server apache-tomcat-7.0.96] netstat-ntulp | grep 8080tcp6      0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      9851/java
 
2配置nginx.conf
 
[root@server nginx] vim conf/nginx.conf   server {       listen       80;       server_name  192.168.1.41;        location / {           proxy_pass http://192.168.1.41:8080;           index  index.html index.htm;       }    }[root@server nginx] ./sbin/nginx
 
3驗證
 
2、反向代理配置實例2
實驗環境 192.168.1.41
啟動兩個tomcat    埠為8081，8082 
nginx使用埠32880
訪問 http://192.168.1.41:32880/test1/ 反向代理到http://192.168.1.41:8081/test1
訪問 http://192.168.1.41:32880/test2 反向代理到http://192.168.1.41:8082/test2
 
1啟動兩個tomcat    埠為8081，8082  
 
[root@server local] cd /usr/local/[root@server local] cp -rvf apache-tomcat-7.0.96tomcat1[root@server local] cp -rvfapache-tomcat-7.0.96 tomcat2[root@server local] cd tomcat1[root@server tomcat1] vim conf/server.xml<Server port="8006"shutdown="SHUTDOWN" <Connector port="8081"protocol="HTTP/1.1"              connectionTimeout="20000"               redirectPort="8443" /[root@server tomcat1] mkdir webapps/test1[root@server tomcat1] echo test1  webapps/test1/index.html[root@server tomcat1] ./bin/startup.shTomcat started.[root@server tomcat1] cd ../tomcat2[root@server tomcat2] vim conf/server.xml<Server port="8007"shutdown="SHUTDOWN" <Connector port="8082"protocol="HTTP/1.1"              connectionTimeout="20000"               redirectPort="8443" /[root@server tomcat2] mkdir webapps/test2[root@server tomcat2] echo test2  webapps/test2/index.html[root@server tomcat2] ./bin/startup.shTomcat started.[root@server tomcat2] netstat -ntulp | grep808tcp6      0      0 :::8081                 :::*                    LISTEN      10072/java         tcp6      0      0 :::8082                 :::*                    LISTEN      10136/java
 
2配置nginx.conf
 
[root@server tomcat2] vim/usr/local/nginx/conf/nginx.conf   server {       listen       32880;       server_name  192.168.1.41;          location /test1 {           proxy_pass http://192.168.1.41:8081;       }       location /test2 {           proxy_pass http://192.168.1.41:8082;       }    }[root@server tomcat2] /usr/local/nginx/sbin/nginx-s reload
 
3驗證
 
3、反向代理配置實例3
實驗環境192.168.1.41 192.168.1.42
在192.168.1.42啟動一個httpd 埠為80
nginx使用埠32881
訪問http://192.168.1.41:32881反向代理到http://192.168.1.42:80
 
1在192.168.1.42啟動一個httpd 埠為80
 
[root@localhost ~] yum -y install httpd[root@localhost ~] systemctl start httpd
 
2配置nginx.conf
 
[root@server ~] vim/usr/local/nginx/conf/nginx.conf   server {       listen       32881;       server_name  192.168.1.41;          location / {           proxy_pass http://192.168.1.42:80;           index  index.html index.htm;       }    }[root@server ~] /usr/local/nginx/sbin/nginx-s reload
 
3驗證

 
四、Nginx負載均衡配置
1、負載均衡配置實例1
實驗環境 192.168.1.41
啟動兩個tomcat 埠為8083 8085
nginx埠使用32882
訪問http://192.168.1.41:32882負載均衡到http://192.168.1.41:8083和http://192.168.1.41:8085
 
1啟動一個tomcat埠8080
 
[root@server local] cd /usr/local/[root@server local] cp -rvfapache-tomcat-7.0.96 tomcat3[root@server local] cp -rvfapache-tomcat-7.0.96 tomcat5[root@server local] cd tomcat3[root@server tomcat13 vim conf/server.xml<Server port="8008"shutdown="SHUTDOWN" <Connector port="8083"protocol="HTTP/1.1"              connectionTimeout="20000"               redirectPort="8443" /[root@server tomcat3] ./bin/startup.shTomcat started.[root@server tomcat5] cd ../tomcat4[root@server tomcat5] vim conf/server.xml<Server port="8010"shutdown="SHUTDOWN" <Connector port="8085"protocol="HTTP/1.1"              connectionTimeout="20000"               redirectPort="8443" /[root@server tomcat5] ./bin/startup.shTomcat started.[root@server tomcat5] netstat -ntulp | grep808tcp6      0      0 :::8083                 :::*                    LISTEN      10072/java         tcp6      0      0 :::8085                 :::*                    LISTEN      10136/java
 
2配置nginx.conf
 
[root@server ~] vim/usr/local/nginx/conf/nginx.conf   upstream myserver1{       ip_hash;       server 192.168.1.41:8083 weight=1;       server 192.168.1.41:8085 weight=1;    }   server{       listen       32882;       server_name  192.168.1.41;        location / {       proxy_pass http://myserver1;       }    }[root@server ~] /usr/local/nginx/sbin/nginx-s reload
 
3驗證

這樣看不出效果，因為兩個tomcat都長得一樣，如果想要有更直觀得效果，可以給兩個tomcat編寫不同得代碼。
2、負載均衡配置實例2
實驗環境 192.168.1.41 192.168.1.42 192.168.1.43
在192.168.1.42啟動一個httpd，在192.168.1.43啟動一個httpd
nginx埠使用32883
訪問http://192.168.1.41:32883負載均衡到http://192.168.1.42和http://192.168.1.43
 
1在192.168.1.42啟動一個httpd，在192.168.1.43啟動一個httpd
[root@client1 ~] yum -y install httpd[root@client1 ~] systemctl start httpd[root@client2 ~] yum -y install httpd[root@client2 ~] systemctl start httpd
 
2配置nginx.conf
 
  
 upstream myserver2{       server 192.168.1.42:80 weight=1;       server 192.168.1.43:80 weight=1;    }   server{       listen       32883;       server_name  192.168.1.41;        location / {       proxy_pass http://myserver2;       }    }[root@server ~] /usr/local/nginx/sbin/nginx-s reload
 
3驗證

這樣看不出效果，因為兩個http都長得一樣，如果想要有更直觀得效果，可以給兩個http編寫不同得代碼。
3、負載均衡策略
1、輪詢（默認）
每個請求按時間順序逐一分配到不同的後端伺服器，如果後端伺服器 down 掉，能自動剔除。
2、weight
weight 代表權,重默認為 1,權重越高被分配的客戶端越多
指定輪詢機率，weight 和訪問比率成正比，用於後端伺服器性能不均的情況。
3、ip_hash
每個請求按訪問 ip 的 hash 結果分配，這樣每個訪客固定訪問一個後端伺服器，可以解決session 的問題。例如：
4、fair（第三方）
按後端伺服器的響應時間來分配請求，響應時間短的優先分配。
 
五、Nginx動靜分離配置
實驗環境 192.168.1.41 192.168.1.42
在192.168.1.42啟動一個tomcat，默認埠8080，模擬動態資源
在192.168.1.42啟動一個httpd，默認埠80，放置一些圖片模擬靜態資源
nginx埠使用32884
訪問http://192.168.1.41:32884直接跳轉192.168.1.42:8080訪問動態資源
訪問http://192.168.1.41:32884/image直接跳轉192.168.1.42/image訪問靜態資源
 
1在192.168.1.42啟動一個tomcat，默認埠8080，模擬動態資源
在192.168.1.42啟動一個httpd，默認埠80，放置一些圖片模擬靜態資源
 
[root@client1 local] ls/usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz/usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz[root@client1 local] tar -zxvfapache-tomcat-7.0.96.tar.gz[root@client1 local] cdapache-tomcat-7.0.96[root@client1 apache-tomcat-7.0.96]./bin/startup.shTomcat started.[root@client1 apache-tomcat-7.0.96] netstat-ntulp | grep 8080tcp6      0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      43444/java [root@client1 apache-tomcat-7.0.96] cd/var/www/html/[root@client1 html] mkdir image[root@client1 html] ls image/60ce3e23bbebfdf3a58c54705030e6f9cbcca934.jpgAutumn_in_Kanas_by_Wang_Jinyu.jpgBalloon_by_Matt_Benson.jpgBeach_by_Samuel_Scrimshaw.jpgbeijing.jpgdesktop.jpgf0df38ae0d5d668e448d12640810ee2065a6df64.jpg
 
2配置nginx.conf
 
    
   server {       listen       32884;       server_name  192.168.1.41;        location / {           proxy_pass http://192.168.1.42:8080;           index  index.html index.htm;       }       location /image {           proxy_pass http://192.168.1.42:80;           index  index.html index.htm;       }[root@server ~] /usr/local/nginx/sbin/nginx-s reload
 
3驗證

六、Nginx高可用配置
實驗環境192.168.1.41 192.168.1.42
 
1在兩個節點運行nginx和keepalived，nginx參照 安裝nginx和運行nginx
 
[root@server ~] yum -y install keepalived[root@client1 ~] yum -y install keepalived
 
2配置master節點
 
[root@master ~] cp/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak[root@server ~] vim /etc/keepalived/keepalived.confvrrp_script chk_http_port {        script "/usr/local/src/nginx_check.sh"       interval 2       weight 2}vrrp_instance VI_1 {       state MASTER       interface ens33       virtual_router_id 51       priority 100       advert_int 1       authentication {                auth_type PASS                auth_pass 1111       }       track_script {       chk_http_port       }       virtual_ipaddress {                192.168.1.5       }[root@client1 ~] vim/usr/local/src/nginx_check.shA=`ps -C nginx --no-header |wc -l`if [ $A -eq 0 ];then     systemctl start nginx     if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then              killall keepalived     fifi[root@client1 ~] systemctl start keepalived
 
3配置backup節點
 
[root@client1 ~] cp/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak[root@client1 ~] vim/etc/keepalived/keepalived.confvrrp_script chk_http_port {        script "/usr/local/src/nginx_check.sh"       interval 2       weight 2}vrrp_instance VI_1 {       state BACKUP       interface ens33       virtual_router_id 51       priority 99       advert_int 1       authentication {                auth_type PASS                auth_pass 1111       }       track_script {       chk_http_port       }       virtual_ipaddress {                192.168.1.5       }[root@client1 ~] vim/usr/local/src/nginx_check.shA=`ps -C nginx --no-header |wc -l`if [ $A -eq 0 ];then     systemctl start nginx     if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then              killall keepalived     fifi[root@client1 ~] systemctl start keepalived
 
4驗證
 
七、Nginx原理
master-workers 的機制的好處
首先，對於每個 worker 進程來說，獨立的進程，不需要加鎖，所以省掉了鎖帶來的開銷，同時在編程以及問題查找時，也會方便很多。其次，採用獨立的進程，可以讓互相之間不會影響，一個進程退出後，其它進程還在工作，服務不會中斷， master 進程則很快啟動新的worker 進程。當然， worker 進程的異常退出，肯定是程序有 bug 了，異常退出，會導致當前 worker 上的所有請求失敗，不過不會影響到所有請求，所以降低了風險
 
需要設置多少個 worker
Nginx 同 redis 類似都採用了 io 多路復用機制，每個worker 都是一個獨立的進程，但每個進程裡只有一個主線程，通過異步非阻塞的方式來處理請求，即使是千上萬個請求也不在話下。每個 worker 的線程可以把一個 cpu 的性能發揮到極致。所以 worker 數和伺服器的 cpu數相等是最為適宜的。設少了會浪費 cpu，設多了會造成 cpu 頻繁切換上下文帶來的損耗。
 
設置 worker 數量
 
worker_processes 4
work 綁定 cpu(4 work 綁定 4cpu)。
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000
work 綁定 cpu (4 work 綁定 8cpu 中的 4 個) 。
worker_cpu_affinity 0000001 0000001000000100 00001000
 
 
連接數 worker_connection
這個值是表示每個 worker 進程所能建立連接的最大值，所以，一個 nginx 能建立的最大連接數，應該是 worker_connections * worker_processes。當然，這裡說的是最大連接數，對於HTTP請 求 本 地 資 源 來 說 ， 能 夠 支 持 的 最 大 並 發 數 量 是 worker_connections* worker_processes，如果是支持 http1.1 的瀏覽器每次訪問要佔兩個連接，所以普通的靜態訪問最大並發數是： worker_connections * worker_processes /2，而如果是 HTTP 作 為反向代理來說，最大並發數量應該是worker_connections * worker_processes/4。因為作為反向代理伺服器，每個並發會建立與客戶端的連接和與後端服務的連接，會佔用兩個連接。
 
 

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