初识nginx

Posted 2020-08-19

先来一波官方站点关于nginx介绍。nginx相关历史这里不再赘述啦。

 

nginx 是免费，开源，高性能 HTTP 服务器和反向代理服务器，也可作为IMAP/POP3代理服务器。nginx以它的高性能，稳定性，丰富的特征设定，配置简单和资源消耗低而著称。

 nginx是为数不多可以解决C10K问题的服务器。不像传统服务器，nginx不依赖线程处理请求。它使用的是更为高明事件驱动（异步）架构。在高负荷下，也能保持低消耗，更重要的是可预估的内存占用量。如果你不期望去解决上千的并发请求难题，你也可以从nginx的高性能，低消耗而尝到好处。nginx应用规模可大可小：小至 VPS，大至组建服务器集群。

 了解nginx架构

nginx为什么是高性能，低消耗的，可解决高并发问题 

首先是master/worker二层架构，master负责加载配置文件、管理worker进程、平滑升级；worker负责 处理请求。而且是基于事件驱动模型设计的处理模型，这使得

worker数量和cpu核心数相当即可，但是一个worker进程可以同时处理多个请求，在高并发访问的情况下使用较少的资源从容应对。

简单来讲，异步非阻塞，事件驱动机制是其核心特征。

同时nginx拥有一套缓存机制，可以进一步降低网络压力，加速用户响应。

模块化设计 

 nginx总体设计理念秉承模块化设计思想，把各功能细分模块进行开发，实现灵活地装卸载所需模块，方便后续功能拓展。

nginx模块 分为五类

1）核心模块

2）标准http模块

3）可选http模块

4）mail模块

5）第三方模块

 安装nginx

rpm包，官方预制，下载地址： http://nginx.org/packages

编译安装：编译安装根据需要选择编译的模块，因人而异，下例仅供参考

~]# yum install pcre-devel openssl-devel zlib-devel

~]# useradd -r nginx

~]#  ./configure --prefix=/usr/local/nginx  --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_v2_module --with-http_dav_module --with-http_stub_status_module --with-threads --with-file-aio

# make && make install

 了解nginx配置

 主配置文件：nginx.conf从此处为入口，开始你的nginx配置吧。主配置文件中，使用include命令引用分支配置文件。

 nginx配置风格为划地而治，要严格按照模块为区域进行配置

配置结构如下：

main block：主配置段，也即全局配置段；

event {

...

事件驱动相关的配置；

 }

http {

...

http/https 协议相关的配置段； 

}

mail {

...

mail相关模块

       } 

stream {

...

tcp/udp 传输层负载均衡配置段； 

}

再来讲讲配置语法

directive      value...;  #语法格式

(1) 指令必须以分号结尾；

(2) 支持使用配置变量；

内建变量：由Nginx模块引入，可直接引用；

自定义变量：由用户使用set命令定义；

set variable_name value;

引用变量：$variable_name

 内建变量传送门：http://nginx.org/en/docs/varindex.html  数量繁多，用起来也是非常方便滴，想用什么变量，来这里查查。

 配置nginx，从基础开始————

主配置段

1、定义进程用户，用户组

user   username  usergroup;

默认为nobody。 指定一个系统用户。

 2、定义主程序pid文件路径

pid /PATH/TO/PID_FILE;

3、 引入分支配置文件

include file;

~ include  conf.d/*.conf      ####“~”在本文中表示配置实例语句####

 4、装载动态模块

load_modulefile;

~  load_module modules/ngx_mail_module.so;

 5、error 日志

error_logfile[level]

~ error_log logs/error.log  info 

主配置段中，性能调优的指令 

 1、指定worker数量

worker_processes number | auto;

数量最宜和cpu核心数相同。

2、绑定worker与cpu核心对应关系

worker_cpu_affinity auto | cpumask; 

 如果不设置此项，worker会在不同的工作内核上切换，这会造成不必要的开销，将它们固定起来就好，一般设置为auto即可。

worker_cpu_affinity0001 0010 0100 1000   #指定cpumask例子

3、指定worker进程的nice值 范围[-20,20]

worker_priority number; 

 4、设置worker打开文件数量限制

worker_rlimit_nofile  number;

 ~ worker_rlimit_nofile   2390251

当然系统内核参数要改大，sysctl -w fs.file-max=2390251;sysctl -p

 Event 区域设置

 1、每个worker进程所能够打开的最大并发连接数数量；

worker_connections number;

~ worker_connections  65535; #一般设置为65535，最大端口数量

2、指明并发连接请求的处理方法；

use method;

~ use epoll; #linux平台

3、网络连接序列化

accept_mutex  on | off;

处理新的连接请求的方法；on表示开启网络连接序列化，避免“惊群”效应——即一个新连接请求，所有worker进程都被激活。建议开启

 4、多路接收

multi_accept  on|off;

 on表示一个worker同时接受尽可能多的请求。建议开启

Http区域设置----进阶开始

1、配置虚拟主机：server

 使用server指令配置虚拟主机，一般格式如下：

server {
　　listen address[:PORT]|PORT;
　　server_name SERVER_NAME;
　　root /PATH/TO/DOCUMENT_ROOT;

}

1.1 listen 指令

配置监听地址，端口指令

有三种形式：

1) listen  address[:port] [args..];

　　监听在指定IP，指定端口；当端口省略时，监听所有端口

2) listen  port [args...];

　　监听主机所有IP的80端口

3) listen unix:path  [args...];

　　监听unix socket，一种本机内部通信IPC机制，非重点。

-----介绍上面[args] 内容：

listen address[:port] [default_server] [ssl] [http2 | spdy] [backlog=number] [rcvbuf=size] [sndbuf=size]

default_server： 标识符，表示此虚拟主机为address:port 的默认主机

ssl：标识符，虚拟主机使用https协议通信时，标识此项

backlog=number：设置允许同时最大网络监听连接处于挂起状态的个数，默认为511

rcvbuf=size：设置监听socket接收缓冲区大小

sndbuf=size：设置监听socket发送缓冲区大小

-----小结：

一般listen 指令无需太过复杂

~ listen 10.1.0.1:8080 default_server  backlog=1024

~ listen  8080;

1.2 server_name 指令

使用server_name 指令配置基于名称或基于IP的虚拟主机

1）基于名称的虚拟主机

格式： server_name   name...   允许跟多个名称，空格符分隔

------name支持glob通配符*

*可以出现在三段式名称中的首段或尾段；以及两段式名称中的尾段

server_name  *.cutemsyu.com　　www.cutemsyu.*　　cutemsyu.*;

------name支持正则表达式~

以~起始表示正则表达式标记

server_name  ~^www\d+\.cutemsyu\.com$

其中\d代表数字0-9，像这样的表达式可匹配www1.cutemsyu.com,www2.cutemsyu.com 等等

拓展：nginx 支持name 正则表达式字符捕捉功能

server_name  ~^([^.]+)\.cutemsyu\.com$

如此定义，当该表示式匹配www.cutemsyu.com 名称时，在server块中可使用$1 表示 www 字符串

-----关于一个名称被多个表达式匹配的问题

如果一个主机配置多个虚拟主机，则有可能发生此种情况

nginx有如下server_name 匹配规定：

对于一个名称匹配多个表达式情况，按以下规则处理，排在前面优先级高

1.准确匹配

2.左侧*通配符

3.右侧*通配符

4.正则表达式

如果被同一级别的多个表达式匹配，则按第一个匹配的表达式处理

2）基于IP的虚拟主机

用法： server_name　　IP;

1.3 配置请求根目录指令：root

 root指令定义根路径目录，可定义在http，server，location块；

语法：root　　path;

web服务器接收到请求后，首先在根目录下寻找资源。后面会介绍location块，root在location用到的情况比较多。

2、配置location块

用法：

location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { ... }
location @name { ... }

应用在server块中，或在location块中嵌套使用。

在一个server中location配置段可存在多个，用于实现从uri到文件系统的路径映射；ngnix会根据用户请求的URI来检查定义的所有location，并找出一个最佳匹配，而后应用其配置；

uri部分方便下面叙述，称不含正则表达式的uri为标准uri；反之，含有正则的uri称为正则uri，而且正则uri 前必须使用~或~*。同时支持正则字符串捕捉，使用$1等应用。

[ = | ~ | ~* | ^~ ] 这部分符号是具有特殊定义的符号，表示特定含义，可省略。

server接收到一个请求uri后，先与所有标准uri进行匹配，并记录匹配度最高的一个。然后按序与正则uri进行匹配，匹配到第一个正则uri后，立即按相应location块处理。如果所有正则匹配失败，则应用之前记录的标准uri对应的location块进行处理。

1） =    使用在标准uri前，表示精准匹配，如果请求uri与此对应，则该请求立即由该location块进行处理，不再与正则uri匹配。

2） ~    使用在正则uri前，并且区分大小写字母

3） ~*  使用在正则uri前，不区分大小写字母

4） ^~  使用在标准uri前，要求与标准uri匹配，找到匹配度最高的一个后不进行与正则uri匹配

如，对于"/" 的请求较多的话，使用以下定义

　　location = / {

　　　　....

　　}

则能实现快速匹配。

看一看nginx官方文档给出的例子：

location = / {
    [ configuration A ]
}

location / {
    [ configuration B ]
}

location /documents/ {
    [ configuration C ]
}

location ^~ /images/ {
    [ configuration D ]
}

location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
    [ configuration E ]
}

请求URI　　　　　　　　　　　　应用的location配置

/　　　　　　　　　　　　　　　　configuration A

/index.html　　　　  　　　        configuration B

/documents/document.html　　 configuration C

/images/1.gif　　　　　　　　　  configuration D

/documents/1.jpg　　　　          configuration E

 

至于@name 形式的location，是用来处理重定向类型的请求。在try_files 指令中会提到。

3、路径重定向类的指令

3.1 路径别名 alias

用法： alias　　path;

定义路径别名，文档映射的另一种机制；仅能用于location上下文。

与root 指令容易混淆。参考下面示例

　　location /data　{

　　　　alias　　/documents/www;

　　　　｝

请求uri为/data/index.html，则nginx服务器将在路径 /documents/www 下寻找index.html 文件。

3.2 设置网站默认首页

作用是用户不需输入完整的uri来访问默认主页

用法： index　　filename... ;

可设置多个默认网页，如果前一个页面文件不存在则显示下一页面文件，以此类推。

3.3 错误页面重定向

用法：error_page code ... [=[response]] uri|path;

当客户端访问遇到问题时，nginx支持自定义错误页面显示，并返回一个指定状态码，如果指定的话。

作用域为 http，server，location 。具有在子域有效的特征。

　　Example:

error_page 404             /404.html;
error_page 500 502 503 504 /50x.html;

此示例跳转的资源使用相对路径方式，意味着从定义的根路径下查找文件。

　　Example:

error_page 404 =200 /empty.gif;

此示例指定转换的状态码。

　　Example:

error_page 404 = /404.php;

如果响应的错误状态码来自代理服务器，或者FastCGI/uwsgi/SCGI 服务器，应使用该示例方式返回代理服务器返回的状态码。

　　Example:

error_page 403      http://example.com/forbidden.html;
error_page 404 =301 http://example.com/notfound.html;

该示例重定向为一个指定uri。此种情况重定向的状态码为302。可修改为 301,302,303,307。

3.4 尝试查找文件

用法： try_files file ... uri;

　　　 try_files file ... =code;

按顺序检查文件，如果都不存在，则定向最后一个参数。最后一个参数如果是文件则必须存在；可以是状态码；内部重定向。

　　example:

location /images/ {
    try_files $uri /images/default.gif;
}

location / {
    try_files $uri $uri/index.html $uri.html =404;
}

　　example:重定向型

location / {
    try_files $uri $uri/ @wordpress;
}

location ~ \.php$ {
    try_files $uri @wordpress;         #这里使用重定向，如果请求的资源页不在会自动跳转@wordpress块中的index.php。如果使用uri的话，不会显示动态资源页面。

    fastcgi_pass ...;

    fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /path/to$fastcgi_script_name;
    ... other fastcgi_param‘s
}

location @wordpress {
    fastcgi_pass ...;

    fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /path/to/index.php;
    ... other fastcgi_param‘s
}

4、套接字相关配置

　　　作用域：http, server, location

4.1  tcp_nodelay on | off;

　　在keepalived模式下的连接是否启用TCP_NODELAY选项；默认开启；建议开启

4.2  sendfile   on|off;

　　是否开启sendfile 特性，减少数据在内核与用户空间之间的copy次数。建议开启。详见标题6内容

4.3  sendfile_max_chunk  size;

　　worker process 每次调用sendfile() 传输数据的最大值，减少一次调用sendfile()最大阻塞时长，0为不限制，建议设置128K

5、定义客户端请求的相关配置

作用域：http, server, location

 

5.1  keepalive_timeout timeout [header_timeout];
　　设定保持连接的超时时长，0表示禁止长连接；默认为75s；header_timeout 可选项，在应答报文首部中表示keepalive超时时间

5.2  keepalive_requests number;
　　在一次长连接上所允许请求的资源的最大数量，默认为100;

5.3  keepalive_disable none | browser ...;
　　对哪种浏览器禁用长连接；

5.4  send_timeout time;
　　向客户端发送响应报文的超时时长，此处，是指两次写操作之间的间隔时长；如果客户端在规定时长内无任何活动则关闭连接

　　send_timeout 10s;

5.5  client_header_buffer_size  size;
　　设置客户端请求报文首部缓冲区大小，默认值为1K。有时客户端请求首部带有cookie很大的信息，会造成400错误，强烈建议增大大小

　　大小设置为系统分页大小，命令 getconf PAGESIZE 可查看

　　一般设置为 client_header_buffer_size 4K;
5.6  client_body_buffer_size size;
　　用于接收客户端请求报文的body部分的缓冲区大小；默认为16k；超出此大小时，其将被暂存到磁盘上的由client_body_temp_path指令所定义的位置；

5.7  client_body_temp_path path [level1 [level2 [level3]]];
　　设定用于存储客户端请求报文的body部分的临时存储路径及子目录结构和数量；16进制的数字；

　　client_body_temp_path path  /var/tmp/client_body  1 2 2   #可定义在高性能磁盘分区上

6、文件操作优化的配置

作用域：http, server, location

6.1  aio on | off | threads[=pool];
　　是否启用aio功能；

6.2  directio size | off;
　　在Linux主机启用O_DIRECT标记，此处意味文件大于等于给定的大小时使用，例如directio 4m;

6.3  directio_alignment size;

　　为directio设置 alignment 大小，默认512字节，一般不用调整。但是xfs 文件系统需要增大至4k。

--------这里花一定篇幅讲讲aio，directio，和sendfile之间的关系-------

首先aio和sendfile是互相排斥的。启用aio，必须也启用directio，不然的话read()将成为阻塞。

sendfile适合小文件，占用的是系统缓存。当传输大文件时，而且系统内存不够大的情况，使用sendfile()将较不适宜。此时应使用aio机制。

推荐的一个配置示例：文件小于8M，使用sendfile，大于或等于8M使用aio

location /video/ {
    sendfile       on;
　　sendfiel_max_chunk   256K;
    aio            on;
    directio       8m;
　　output_buffers 1 128k;

}

特别地，在大文件传输较多的情况下，适宜启用aio  threads 。nginx编译需要--with-threads 选项

location /video/ {

    sendfile       on;
　　sendfiel_max_chunk   256K;
    aio            threads;      #这里使用默认的线程池，可自行创建。
    directio       8m;
　　output_buffers 1 128k;

}

6.4  open_file_cache off;
open_file_cache max=N [inactive=time];
nginx可以缓存以下三种信息：
(1) 文件的描述符、文件大小和最近一次的修改时间；
(2) 打开的目录结构；
(3) 没有找到的或者没有权限访问的文件的相关信息；

max=N：可缓存的缓存项上限；达到上限后会使用LRU算法实现缓存管理；

inactive=time：缓存项的非活动时长，在此处指定的时长内未被命中的或命中的次数少于open_file_cache_min_users指令所指定的次数的缓存项即为非活动项；

6.5 open_file_cache_valid time;
缓存项有效性的检查频率；默认为60s;

6.6  open_file_cache_min_uses number;
在open_file_cache指令的inactive参数指定的时长内，至少应该被命中多少次方可被归类为活动项；

6.7  open_file_cache_errors on | off;
是否缓存查找时发生错误的文件一类的信息；

　　Example:

open_file_cache          max=1000 inactive=20s;
open_file_cache_valid    30s;
open_file_cache_min_uses 2;
open_file_cache_errors   on;

 

本篇就介绍到这里，nginx余下内容请关注后续博客。