Nginx入門級教程 | 知識點詳解(內附視頻)

2021-02-20 運維派

NGINX聯合創始人安德魯·阿列克謝夫（Andrew Alexeev）曾說：NGINX是為對Apache性能不滿意的人而構建的。隨著Internet需求的變化，Web伺服器的工作也在變化。NGINX的構建比以往任何時候都更有效率，更可擴展，更安全，更強大。

本文提供了Nginx的基本概念及知識。以開發者必備的Nginx基礎知識為主，羅列了一些Nginx教程，希望對大家有所幫助。

伺服器版本：CentOS 7.2

為了保證學習階段不遇到奇怪的事情，請保證以下四點：

確認系統網絡

確認yum可用

確認關閉iptables

確認停用selinux

#查看iptables狀態
systemctl status firewalld.service
#關閉防火牆（臨時關閉）
systemctl stop firewalld.service
#查看SELinux狀態 

getenforce#臨時關閉SELinux 

setenforce 0

安裝一些系統基本工具，正常情況系統都會自帶


yum -y install gcc gcc-c++ autoconf pcre pcre-devel make automake
yum -y install wget httpd-tools vim

二.基本概念


2.1Nginx是什麼？


Nginx是一個高性能的http和反向代理伺服器，其特點是佔用內存小，並發能力強。Nginx專為性能優化而開發，性能是其最重要的考量，能經受高負載的考驗，有報告表明能支持高達50000個並發連接數。


2.2正向代理與反向代理


為了便於理解，首先先來了解一下一些基礎知識，nginx是一個高性能的反向代理伺服器那麼什麼是反向代理呢？

代理是在伺服器和客戶端之間假設的一層伺服器，代理將接收客戶端的請求並將它轉發給伺服器，然後將服務端的響應轉發給客戶端。

不管是正向代理還是反向代理，實現的都是上面的功能。

如果你對OSI 七層模型與 TCP/IP 四層模型不是很熟悉可以再回顧下

正向代理

正向代理（forward）意思是一個位於客戶端和原始伺服器 (origin server) 之間的伺服器，為了從原始伺服器取得內容，客戶端向代理髮送一個請求並指定目標 (原始伺服器)，然後代理向原始伺服器轉交請求並將獲得的內容返回給客戶端。

正向代理是為我們服務的，即為客戶端服務的，客戶端可以根據正向代理訪問到它本身無法訪問到的伺服器資源。

正向代理對我們是透明的，對服務端是非透明的，即服務端並不知道自己收到的是來自代理的訪問還是來自真實客戶端的訪問。

反向代理

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理伺服器來接受 internet 上的連接請求，然後將請求轉發給內部網絡上的伺服器，並將從伺服器上得到的結果返回給 internet 上請求連接的客戶端，此時代理伺服器對外就表現為一個反向代理伺服器。

反向代理是為服務端服務的，反向代理可以幫助伺服器接收來自客戶端的請求，幫助伺服器做請求轉發，負載均衡等。

反向代理對服務端是透明的，對我們是非透明的，即我們並不知道自己訪問的是代理伺服器，而伺服器知道反向代理在為他服務。

2.3負載均衡


如果請求數過大，單個伺服器解決不了，我們增加伺服器的數量，然後將請求分發到各個伺服器上，將原先請求集中到單個伺服器的情況改為請求分發到多個伺服器上，就是負載均衡。

Upstream 指定後端伺服器地址列表，在 server 中攔截響應請求，並將請求轉發到 Upstream 中配置的伺服器列表。

upstream balanceServer {
  server 10.1.22.33:12345;
    server 10.1.22.34:12345;

    server 10.1.22.35:12345;
}

server { 
    server_name  fe.server.com;
    listen 80;
    location /api {
        proxy_pass http://balanceServer;
  }
}

上面的配置只是指定了 nginx 需要轉發的服務端列表，並沒有指定分配策略。

默認情況下採用的是輪詢策略，將所有客戶端請求輪詢分配給服務端。這種策略是可以正常工作的，但是如果其中某一臺伺服器壓力太大，出現延遲，會影響所有分配在這臺伺服器下的用戶。


Nginx支持的負載均衡調度算法方式如下：


weight輪詢(默認，常用)：接收到的請求按照權重分配到不同的後端伺服器，即使在使用過程中，某一臺後端伺服器宕機，Nginx會自動將該伺服器剔除出隊列，請求受理情況不會受到任何影響。這種方式下，可以給不同的後端伺服器設置一個權重值(weight)，用於調整不同的伺服器上請求的分配率；權重數據越大，被分配到請求的機率越大；該權重值，主要是針對實際工作環境中不同的後端伺服器硬體配置進行調整的。ip_hash（常用）：每個請求按照發起客戶端的ip的hash結果進行匹配，這樣的算法下一個固定ip地址的客戶端總會訪問到同一個後端伺服器，這也在一定程度上解決了集群部署環境下session共享的問題。

fair：智能調整調度算法，動態的根據後端伺服器的請求處理到響應的時間進行均衡分配，響應時間短處理效率高的伺服器分配到請求的概率高，響應時間長處理效率低的伺服器分配到的請求少；結合了前兩者的優點的一種調度算法。但是需要注意的是Nginx默認不支持fair算法，如果要使用這種調度算法，請安裝upstream_fair模塊。url_hash：按照訪問的url的hash結果分配請求，每個請求的url會指向後端固定的某個伺服器，可以在Nginx作為靜態伺服器的情況下提高緩存效率。同樣要注意Nginx默認不支持這種調度算法，要使用的話需要安裝Nginx的hash軟體包。



2.4動靜分離


為了加快伺服器的解析速度，可以把動態頁面和靜態頁面交給不同的伺服器來解析，加快解析速度，降低原來單個伺服器的壓力。

2.5Nginx常用命令


# 快速關閉Nginx，可能不保存相關信息，並迅速終止web服務
nginx -s stop
# 平穩關閉Nginx，保存相關信息，有安排的結束web服務
nginx -s quit
# 因改變了Nginx相關配置，需要重新加載配置而重載
nginx -s reload
# 重新打開日誌文件
nginx -s reopen
# 為 Nginx 指定一個配置文件，來代替預設的
nginx -c filename
# 不運行，而僅僅測試配置文件。nginx 將檢查配置文件的語法的正確性，並嘗試打開配置文件中所引用到的文件
nginx -t
# 顯示 nginx 的版本
nginx -v
# 顯示 nginx 的版本，編譯器版本和配置參數
nginx -V
# 格式換顯示 nginx 配置參數
2>&1 nginx -V | xargs -n1

2>&1 nginx -V | xargs -n1 | grep lua

三.為什麼選擇Nginx？

Nginx是一款自由的、開源的、高性能的HTTP伺服器和反向代理伺服器；同時也是一個IMAP、POP3、SMTP代理伺服器；Nginx可以作為一個HTTP伺服器進行網站的發布處理，另外Nginx可以作為反向代理進行負載均衡的實現。在Nginx網站上，其功能包括：

HTTP和HTTPS（TLS / SSL / SNI）

超快速的Web伺服器用於靜態內容

FastCGI，WSGI，SCGI用於動態內容

具有負載平衡和緩存功能的加速Web代理

不間斷實時二進位升級和配置

壓縮和內容過濾器

虛擬主機

FLV和MP4的媒體流

帶寬和連接策略

全面的訪問控制

自定義日誌

嵌入式腳本

帶有TLS的SMTP / IMAP / POP3的郵件代理

邏輯，靈活，可擴展的配置

在Linux，FreeBSD，Mac OS X，Solaris和Windows上運行

nginx有如下優勢：


1. IO多路復用epoll（IO復用）


如何理解呢？舉個例子吧！
有A、B、C三個老師，他們都遇到一個難題，要幫助一個班級的學生解決課堂作業。
老師A採用從第一排開始一個學生一個學生輪流解答的方式去回答問題，老師A浪費了很多時間，並且有的學生作業還沒有完成呢，老師就來了，反反覆覆效率極慢。
老師B是一個忍者，他發現老師A的方法行不通，於是他使用了影分身術，分身出好幾個自己同一時間去幫好幾個同學回答問題，最後還沒回答完，老師B消耗光了能量累倒了。
老師C比較精明，他告訴學生，誰完成了作業舉手，有舉手的同學他才去指導問題，他讓學生主動發聲，分開了「並發」。
這個老師C就是Nginx。

2. 輕量級


3. CPU親和


把CPU核心和Nginx工作進程綁定，把每個worker進程固定在一個CPU上執行，減少切換CPU的cache miss，從而提高性能。



四.Nginx的安裝

1.本地安裝直接去官網：https://nginx.org/en/download... 下載相應版本即可。

$ brew install nginx

2.Linux安裝：以centOS系統為例，有下面兩種安裝方式(推薦1)

1.) 通過rpm鏡像源安裝

$ rpm -ivh http://nginx.org/packages/centos/7/noarch/RPMS/nginx-release-centos-7-0.el7.ngx.noarch.rpm
$ yum install -y nginx

2.) 通過依賴包詳細安裝

安裝nginx依賴庫pcre、zlib

$ yum install pcre pcre-devel
$ yum install zlib zlib-devel

如有必要，可以安裝c++編譯環境和openssl

$ yum install gcc-c++
$ yum install openssl openssl-devel

下載/編譯nginx

$ wget -c https://nginx.org/download/nginx-1.16.0.tar.gz
$ tar -zxvf nginx-1.16.0.tar.gz

# 編譯安裝
$ cd nginx-1.16.0
$ ./configure # 默認安裝在/usr/local/nginx
$ make && make install

# 創建軟鏈
$ ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/nginx
$ nginx -v

五.Nginx配置


#打開主配置文件，若你是用lnmp環境安裝
vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf



user #設置nginx服務的系統使用用戶
worker_processes #工作進程數 一般情況與CPU核數保持一致
error_log #nginx的錯誤日誌
pid #nginx啟動時的pid

events {
worker_connections #每個進程允許最大連接數
use #nginx使用的內核模型
}

我們使用 nginx 的 http 服務，在配置文件 nginx.conf 中的 http 區域內，配置無數個 server ，每一個 server 對應這一個虛擬主機或者域名

http {
... ... #後面再詳細介紹 http 配置項目

server {
listen 80 #監聽埠;
server_name localhost #地址

location / { #訪問首頁路徑
root /xxx/xxx/index.html #默認目錄
index index.html index.htm #默認文件
}

error_page 500 504 /50x.html #當出現以上狀態碼時從新定義到50x.html
location = /50x.html { #當訪問50x.html時
root /xxx/xxx/html #50x.html 頁面所在位置
}
}

server {
... ...
}
}

一個 server 可以出現多個 location ，我們對不同的訪問路徑進行不同情況的配置
我們再來看看 http 的配置詳情

http {
sendfile on #高效傳輸文件的模式 一定要開啟
keepalive_timeout 65 #客戶端服務端請求超時時間
log_format main XXX #定義日誌格式 代號為main
access_log /usr/local/access.log main #日誌保存地址 格式代碼 main
}

下面是 nginx 一些配置中常用的內置全局變量，你可以在配置的任何位置使用它們。

六.Nginx實戰


各種開發工具的配置結合實戰來講述，會讓人更易理解。

Http 反向代理

我們先實現一個小目標：不考慮複雜的配置，僅僅是完成一個 http 反向代理。

nginx.conf 配置文件如下：

註：conf/nginx.conf 是 nginx 的默認配置文件。你也可以使用 nginx -c 指定你的配置文件

#運行用戶
#user somebody;

#啟動進程,通常設置成和cpu的數量相等
worker_processes 1;

#全局錯誤日誌
error_log D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/error.log;
error_log D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/notice.log notice;
error_log D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/info.log info;

#PID文件，記錄當前啟動的nginx的進程ID
pid D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/nginx.pid;

#工作模式及連接數上限
events {
worker_connections 1024; #單個後臺worker process進程的最大並發連結數
}

#設定http伺服器，利用它的反向代理功能提供負載均衡支持
http {
#設定mime類型(郵件支持類型),類型由mime.types文件定義
include D:/Tools/nginx-1.10.1/conf/mime.types;
default_type application/octet-stream;

#設定日誌
log_format main '[$remote_addr] - [$remote_user] [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

access_log D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/access.log main;
rewrite_log on;

#sendfile 指令指定 nginx 是否調用 sendfile 函數（zero copy 方式）來輸出文件，對於普通應用，
#必須設為 on,如果用來進行下載等應用磁碟IO重負載應用，可設置為 off，以平衡磁碟與網絡I/O處理速度，降低系統的uptime.
sendfile on;
#tcp_nopush on;

#連接超時時間
keepalive_timeout 120;
tcp_nodelay on;

#gzip壓縮開關
#gzip on;

#設定實際的伺服器列表
upstream zp_server1{
server 127.0.0.1:8089;
}

#HTTP伺服器
server {
#監聽80埠，80埠是知名埠號，用於HTTP協議
listen 80;

#定義使用www.xx.com訪問
server_name www.helloworld.com;

#首頁
index index.html

#指向webapp的目錄
root D:\01_Workspace\Project\github\zp\SpringNotes\spring-security\spring-shiro\src\main\webapp;

#編碼格式
charset utf-8;

#代理配置參數
proxy_connect_timeout 180;
proxy_send_timeout 180;
proxy_read_timeout 180;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarder-For $remote_addr;

#反向代理的路徑（和upstream綁定），location 後面設置映射的路徑
location / {
proxy_pass http://zp_server1;
}

#靜態文件，nginx自己處理
location ~ ^/(images|javascript|js|css|flash|media|static)/ {
root D:\01_Workspace\Project\github\zp\SpringNotes\spring-security\spring-shiro\src\main\webapp\views;
#過期30天，靜態文件不怎麼更新，過期可以設大一點，如果頻繁更新，則可以設置得小一點。
expires 30d;
}

#設定查看Nginx狀態的地址
location /NginxStatus {
stub_status on;
access_log on;
auth_basic "NginxStatus";
auth_basic_user_file conf/htpasswd;
}

#禁止訪問 .htxxx 文件
location ~ /\.ht {
deny all;
}

#錯誤處理頁面（可選擇性配置）
#error_page 404 /404.html;
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root html;
#}
}
}

好了，讓我們來試試吧：

啟動 webapp，注意啟動綁定的埠要和 nginx 中的 upstream 設置的埠保持一致。

更改 host：在 C:\Windows\System32\drivers\etc 目錄下的 host 文件中添加一條 DNS 記錄

127.0.0.1 www.helloworld.com

啟動前文中 startup.bat 的命令

在瀏覽器中訪問 www.helloworld.com，不出意外，已經可以訪問了。

搭建文件伺服器


有時候，團隊需要歸檔一些數據或資料，那麼文件伺服器必不可少。使用 Nginx 可以非常快速便捷的搭建一個簡易的文件服務。

Nginx 中的配置要點：

將 autoindex 開啟可以顯示目錄，默認不開啟。

將 autoindex_exact_size 開啟可以顯示文件的大小。

將 autoindex_localtime 開啟可以顯示文件的修改時間。

root 用來設置開放為文件服務的根路徑。

charset 設置為 charset utf-8,gbk;，可以避免中文亂碼問題

一個最簡化的配置如下：

autoindex on;# 顯示目錄
autoindex_exact_size on;# 顯示文件大小
autoindex_localtime on;# 顯示文件時間

server {
charset utf-8,gbk; # windows 伺服器下設置後，依然亂碼，暫時無解
listen 9050 default_server;
listen [::]:9050 default_server;
server_name _;
root /share/fs;
}

七.總結

以上內容只是nginx的冰山一角，做為一個nginx入門，到這裡就基本完結了。希望對大家有所幫助。

參考資料：

https://github.com/dunwu/nginx-tutorial

https://segmentfault.com/a/1190000012953480?utm_source=sf-related

https://segmentfault.com/a/1190000014893012

https://mp.weixin.qq.com/s/QO7Mf2kpy2x2-fFvzgy3_w

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