高性能Web服务之nginx应用详解

Posted 2020-08-06

一.nginx特性

* *模块化，目前只能将模块编译进Nginx，暂时不支持动态装卸模块.（httpd优势）

* *可靠性，一个主进程(master)控制多个工作进程(worker),工作进程响应用户多个请求(httpd劣势)

* *低内存消耗，(httpd劣势)

* *支持热部署，(httpd相同)

* *支持事件驱动I/O,AI/O,支持mmap(httpd2.4才算支持event，劣势)

二.Nginx基本架构

Nginx由一个master进程生成多个worker进程，每个worker进程接收用户请求，支持sendfile,AIO,mmap.

三.Nginx基本功能

* *静态资源WEB服务器，能缓存打开的文件描述符

* *http,反向代理服务器，缓存服务器，负载均衡服务器

* *支持fastcgi(php),uwsgi(python)与动态程序结合

* *支持ssl传输

* *支持虚拟主机

* *支持keepalive

* *支持平滑升级

* *支持定制日志，日志缓存

* *支持url重写

* *支持路径别名

* *支持限速，并发控制

四.Nginx安装(编译安装)

编译安装过程如下:

# yum -y groupinstall "Development Tools" "Server Platform Libraries" 
# yum -y install pcre-devel openssl-devel
# groupadd -r nginx
# useradd -r -g nginx -s /sbin/nologin -M nginx
# cd /usr/src/
# tar xf nginx-1.11.3.tar.gz 
# cd nginx-1.11.3
# ./configure --prefix=/usr/local/nginx > --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf > --error-log-path=/var/log/nginx/error.log > --http-log-path=/var/log/nginx/access.log > --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid  > --lock-path=/var/lock/nginx.lock > --user=nginx > --group=nginx > --with-http_ssl_module > --with-http_stub_status_module > --with-http_gzip_static_module > --with-http_flv_module > --with-http_mp4_module > --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ > --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ > --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ > --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi/ > --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi/ > --with-pcre
# make && make install
# mkdir -pv  /var/tmp/nginx/{client,proxy,fcgi,uwsgi,scgi}
# ll /usr/local/nginx/html    --才两个目录，我们的配置文件和log文件存放在其他目录
total 8                       --可见nginx多轻量级
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep  1 11:23 html
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep  1 11:23 sbin

--配置nginx程序执行环境变量
# echo "export PATH=/usr/local/nginx/sbin:$PATH" > /etc/profile.d/nginx.sh
# . /etc/profile.d/nginx.sh 
--配置nginx语法着色
# mkdir .vim
# cp -ra /usr/src/nginx-1.11.3/contrib/vim/* .vim/

为nginx提供SysV init脚本:
新建文件/etc/rc.d/init.d/nginx，内容如下：

# vim /etc/rc.d/init.d/nginx
#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15 
# description:  Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse #               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx/nginx.pid

# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
 
# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network
 
# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0

nginx="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)

NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"
 
[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx
 
lockfile=/var/lock/subsys/nginx
 
make_dirs() {
   # make required directories
   user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed ‘s/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g‘ -`
   options=`$nginx -V 2>&1 | grep ‘configure arguments:‘`
   for opt in $options; do
       if [ `echo $opt | grep ‘.*-temp-path‘` ]; then
           value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
           if [ ! -d "$value" ]; then
               # echo "creating" $value
               mkdir -p $value && chown -R $user $value
           fi
       fi
   done
}
 
start() {
    [ -x $nginx ] || exit 5
    [ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
    make_dirs
    echo -n $"Starting $prog: "
    daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
    return $retval
}
 
stop() {
    echo -n $"Stopping $prog: "
    killproc $prog -QUIT
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
    return $retval
}
 
restart() {
    configtest || return $?
    stop
    sleep 1
    start
}
 
reload() {
    configtest || return $?
    echo -n $"Reloading $prog: "
    killproc $nginx -HUP
    RETVAL=$?
    echo
}
 
force_reload() {
    restart
}
 
configtest() {
  $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}
 
rh_status() {
    status $prog
}
 
rh_status_q() {
    rh_status >/dev/null 2>&1
}
 
case "$1" in
    start)
        rh_status_q && exit 0
        $1
        ;;
    stop)
        rh_status_q || exit 0
        $1
        ;;
    restart|configtest)
        $1
        ;;
    reload)
        rh_status_q || exit 7
        $1
        ;;
    force-reload)
        force_reload
        ;;
    status)
        rh_status
        ;;
    condrestart|try-restart)
        rh_status_q || exit 0
            ;;
    *)
        echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac

而后为此脚本赋予执行权限：

# chmod +x /etc/rc.d/init.d/nginx

添加至服务管理列表，并让其开机自动启动：

# chkconfig --add nginx
# chkconfig nginx on

而后就可以启动服务并测试了：

# service nginx start

五.Nginx配置文件

# ll /etc/nginx/
total 60
-rw-r--r-- 1 root root 1077 Sep  1 11:23 fastcgi.conf         #FPM配置文件段
-rw-r--r-- 1 root root 1077 Sep  1 11:23 fastcgi.conf.default
-rw-r--r-- 1 root root 1007 Sep  1 11:23 fastcgi_params
-rw-r--r-- 1 root root 1007 Sep  1 11:23 fastcgi_params.default
-rw-r--r-- 1 root root 2837 Sep  1 11:23 koi-utf
-rw-r--r-- 1 root root 2223 Sep  1 11:23 koi-win
-rw-r--r-- 1 root root 3957 Sep  1 11:23 mime.types            #mime类型配置文件
-rw-r--r-- 1 root root 3957 Sep  1 11:23 mime.types.default
-rw-r--r-- 1 root root 2656 Sep  1 11:23 nginx.conf            #nginx主配置文件
-rw-r--r-- 1 root root 2656 Sep  1 11:23 nginx.conf.default
-rw-r--r-- 1 root root  636 Sep  1 11:23 scgi_params
-rw-r--r-- 1 root root  636 Sep  1 11:23 scgi_params.default
-rw-r--r-- 1 root root  664 Sep  1 11:23 uwsgi_params            #uwsgi配置文件段
-rw-r--r-- 1 root root  664 Sep  1 11:23 uwsgi_params.default
-rw-r--r-- 1 root root 3610 Sep  1 11:23 win-utf


nginx的配置文件主要分为两段：main http
main主要是控制nginx程序的运行
http主要是操作web服务器，且http配置段下还可以继续分为server段(虚拟主机)
配置文件分段即可把分段的配置文件从主文件剥离出来，形成单独的配置文件，并且只要在主配置文件中include此配置文件即可，比如说server虚拟主机配置文件段

================================
主配置段：
user  nginx nginx;      #worker进程运行的属主与属组
worker_processes  3;    #worker进程数，建议与CPU核心数少1
pid        /var/run/nginx/nginx.pid;    #指定pid文件位置
worker_rlimit_nofile 50000;             #显示所有worker进程所能打开的文件数目
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100;     #绑定CPU，八核cpu就8个0，
events {
    worker_connections  10240;          #每个worker进程所能并发处理的连接数
}

http配置段：
include       mime.types;       #包含mime配置文件所有配置内容
sendfile        on;             #开启sendfile功能
keepalive_timeout  65;          #开启长连接

server配置段：
listen       80;                #监听端口
server_name  localhost;         #服务器名字
location{}                      #针对匹配到不同的url可以下发不同的配置段
gzip  on;                       #开启gzip压缩

六.Nginx http服务功能测试

(1).root path:定义网页文件存放的路径

(2).location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { … }:符号表示匹配后面的url的优先级

(3).alias path:路径别名

(4).error_page:根据http响应状态码来指明特定的错误页面

(5).auth_basic:安全访问web页面

(6).ssl：使用https套接字安全连接配置

(7).stu_status内置状态页面

(8).url重写

(9).if语法

(10).log_format:日志格式定制

(11).valid_referers:定义防盗链

示例(1):root path指定网页文件存储路径应用

root是指定网页文件存放的路径，可以在server配置段，也可以在location配置段，
存在location配置段时：
    绝对路径：优先级最高  
    root /htdocs/web/;
    location / {
        root   /htdocs/web1;            #访问的是/htdocs/web1/index.html
        index  index.html index.htm;
    }
    相对路径：是相对于nginx安装路径目录下html
    root /htdocs/web/;
    location / {
        root   html;                    #相对路径，访问的是/usr/local/nginx/html/index.html,
        index  index.html index.htm;
    }
存在server配置段时：location建议不要配置.
    root /htdocs/web/;                  #此时才是访问/htdocs/web/index.html
    location / {
        index  index.html index.htm;    
    }

示例(2):location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { … }:符号表示匹配后面的url的优先级：

准备好测试文件如下所示:

符号表示匹配后面uri的优先级，[=] > [^~] > [~|~*] >不带任何修饰符，其中[~]表示区分大小写，[~*]表示不区分大小写
测试图片，图片本身就标注了存放位置：

--创建测试目录:
# mkdir -pv /htdocs/{web1,web2,web3}/{documents,images}
# tree
.
|-- web1
|   |-- documents
|   |   `-- t.png
|   `-- images
|       `-- t.png
|-- web2
|   |-- documents
|   |   `-- t.png
|   `-- images
|       `-- t.png
`-- web3
    |-- documents
    |   `-- t.png
    `-- images
        `-- t.png

9 directories, 6 files

测试配置如下:
location /documents/ {
        root    /htdocs/web1;
        index   index.html index.htm;
}

location ^~ /images/ {
        root    /htdocs/web2;
        index   index.html index.htm;
}

location ~* \.(png|jpg|jpeg)$ {
        root    /htdocs/web3;
        index   index.html index.htm;
}

location = /a.png {
        root    /htdocs;
        index   index.html index.htm;
}

测试结果(1)如下:

当我们访问：172.16.100.99/images/t.png
说明：根据我们的URL[/images/t.png],服务器匹配location事先定义好的url,
可以匹配到第二个与第三个location,因为[^~] > [~*],所在才有看到的是/htdocs/web2/images/t.png

测试结果(2)如下:

当我们访问:172.16.100.99/documents/a.png
说明：根据我们的URL[/documents/t.png],服务器匹配location事先定义好的url,
可以匹配到第一个与第三个location,因为[~|~*] >不带任何修饰符,所以才看到的是/htdocs/web3/documents/t.png

[=]的匹配也可以参考如上说明,
结论:匹配方式是根据用户输入的URL部分去匹配我们定义的location,
当URL可以匹配到多个location的时候，就有了优先级的定义，

优先级：[=] > [^~] > [~|~] >不带任何修饰符*

示例(3):alias path路径别名应用

访问资源是的URL与实际资源存储位置不一样，就需要别名定义实际存储位置，
location /documents/ {
    alias /htdocs/web1/;
    index  index.html index.htm;
}
当我们访问172.16.100.99/documents/时，显示的却是：

示例(4):error_page 错误页面定义

根据http响应状态码来指明特定的错误页面

location / {
    root /htdocs/web1/;
    index  index.html index.htm;
}
error_page  404     /404.html;      #当访问不存在的资源时，就会回应404错误代码，
根据404错误代码会显示特定的404.html,这个页面是存在与/htdocs/web1/目录下

测试如下:

示例(5):auth_basic:安全访问web页面

配置如下:

location /documents/ {
        alias   /htdocs/web1/;
        index   index.html index.htm;
        auth_basic "Restricted Area.......";
        auth_basic_user_file /etc/nginx/.user;
}

生成访问用户密码文件:

# htpasswd -c -m /etc/nginx/.user tom
# htpasswd  -m /etc/nginx/.user jerry

测试如下:

示例(5):ssl:使用https套接字安全连接配置

(1)配置证书密钥

编译时需要选择此模块 --with-http_ssl_module(httpd程序是需要安装mod_ssl模块，并且配置是在ssl配置文件中配置)
CA服务器生成私钥，自己对自己签名:
# cd /etc/pki/CA/
# touch index.txt
# echo 01 > serial
# (umask 077;openssl genrsa -out private/cakey.pem 2048)
# openssl req -new -x509 -key private/cakey.pem -out cacert.pem -days 3560
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:Guangdong
Locality Name (eg, city) [Default City]:Guangzhou
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Samlee.LTD
Organizational Unit Name (eg, section) []:Tech
Common Name (eg, your name or your server‘s hostname) []:ca.samlee.com
Email Address []:[email protected]
===========================================================================
客户端服务器生成私钥，并且生成证书申请请求
# mkdir /usr/local/nginx/ssl
# openssl genrsa -out /usr/local/nginx/ssl/nginx.key 1024
# openssl req -new -key /usr/local/nginx/ssl/nginx.key -out /usr/local/nginx/ssl/nginx.csr
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:Guangdong
Locality Name (eg, city) [Default City]:Guangzhou
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Samlee.LTD
Organizational Unit Name (eg, section) []:Tech
Common Name (eg, your name or your server‘s hostname) []:web1.samlee.com
# scp /usr/local/nginx/ssl/nginx.csr [email protected]:/tmp/nginx.csr
============================================================================
CA服务器对客户端传送过来的证书请求签发
# openssl ca -in /tmp/nginx.csr -out /tmp/nginx.web1.samlee.com.crt -days 365
# scp /tmp/nginx.web1.samlee.com.crt [email protected]:/usr/local/nginx/ssl/
============================================================================
Nginx服务器配置支持ssl,我们在编译此nginx服务器时就包括了:
server {
    listen       443 ssl;
    server_name  localhost;

    ssl_certificate      /usr/local/nginx/ssl/nginx.web1.samlee.com.crt;
    ssl_certificate_key  /usr/local/nginx/ssl/nginx.key;

    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    ssl_session_timeout  5m;

    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    location / {
        root   html;
        index  index.html index.htm;
    }

测试效果如下:

示例(6):stu_status内置状态页面

在location中定义：
location /nginx-status {
    allow 172.16.100.7;       #基于IP地址访问控制
    deny all;
    stub_status on;             #开启状态页面
    access_log off;             #关闭状态页面的访问日志
}
测试访问：
# curl http://web1.samlee.com/nginx-status
Active connections: 1 
server accepts handled requests
 1 1 1 
Reading: 0 Writing: 1 Waiting: 0 
=====解释如下=====
Active connections:当前所有处于打开状态的连接数
accepts:已经接收进来的连接
handled：已经处理过的连接
requests:已经处理过的请求数
Reading:正处于接收请求状态的连接数
Writing:请求已经接收完成，正处于处理请求或发送响应过程的连接数
Waiting:保持连接且处理于活动状态的连接数

示例(8):url重写

将用户请求特定资源的URL路径修改重定向到其他路径,(break,last,redirect,permanent是可选参数)
location / {
    root /htdocs/web1;
    rewrite /documents/(.*\.png)$ /images/$1 break;     #将访问/htdocs/web1/documents/路径下以.png结尾的资源,全部重定向到/htdocs/web1/images/
    index  index.html index.htm;
}

测试如下:

break:一旦对此rewrute规则重写后，由user agent对新的url重新发起新的请求,且不会在被location内的rewrite规则检查,
last:一旦对此rewrute规则重写后，由user agent对新的url重新发起新的请求,如果还有被location内的rewrite匹配中那么就继续重写URL,这是多么痛的领悟,
location / {
    root /htdocs/web1;
    rewrite /documents/(.*\.png)$ /images/$1 last;      #采用last,重写后的URL会匹配到下面一条location规则，并且还会被在重写，
    index  index.html index.htm;
}
location ^~ /images/ {                                  #利用^~强行将URL的images抓到此location下进行URL重写
    root /htdocs/web2/;
    rewrite /images/(.*\.png)$ /documents/$1 break;     #用户输入web1.samlee.com/documents/t.png最后其实访问的是/vhosts/web2/documents/t.png
    index  index.html index.htm;
}

redirect:以302状态响应码(临时重定向)，返回新的URL,
location / {
    root /htdocs/web2;
    rewrite /documents/(.*\.png)$ /images/$1 redirect;
    index  index.html index.htm;
}

permanent:以301 #状态响应码(永久重定向)，返回新的URL,
location / {
    root /htdocs/web1;
    rewrite /documents/(.*\.png)$ /images/$1 permanent;
    index  index.html index.htm;
}

示例(9):if语法使用

if语句的语法：if(condition) {},应用位置：server,location配置段
condition:
1. 变量赋值：禁止变量赋值为空或者以"0"开头，其他都OK
2. 以变量为操作数构成的比较表达式，可使用=，!=类似操作符比较
3. 正则表达式的模式匹配操作
    ~:区分大小写
    ~*:不区分大小写
    !~和!~*对上面两种测试取反
4. 测试路径为文件的可能性：-f | !-f
5. 测试指定路径为目录的可能性：-d | !-d
6. 测试文件存在性：-e | !-e
7. 检查文件是否有执行权限：-x | !-x
location / {
    root /htdocs/web1;
    if ($http_user_agent ~* Chrome) {       #如果是谷歌浏览器就把URL重写到/htdocs/web1/images/index.html
        rewrite ^(.*)$ /images/$1 break;
    }
    index  index.html index.htm;
}

示例(10):log_format:日志格式定制及启用

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  logs/access.log  main;    #上面定义的日志在此处调用，定义日志信息的变量都是内置变量
以下为常用变量:
Embedded Variables
$http_user_agent
$http_cookie
$connection             #connection serial number (1.3.8, 1.2.5)
$connection_requests    #current number of requests made through a connection (1.3.8, 1.2.5) 
$content_length         #“Content-Length” request header field
$content_type           #“Content-Type” request header field 
$cookie_name            #the name cookie
$host                   #in this order of precedence: host name from the request line, or host name from the “Host” request header field, or the server name matching a request 
$hostname               #host name 
$nginx_version          #nginx version 
$pid                    #PID of the worker process 
$remote_addr            #client address 
$remote_port            #client port 
$remote_user            #user name supplied with the Basic authentication 
$time_local             #local time in the Common Log Format (1.3.12, 1.2.7) 
$server_name            #name of the server which accepted a request 
$server_port            #port of the server which accepted a request 
$server_protocol        #request protocol, usually “HTTP/1.0”, “HTTP/1.1”, or “HTTP/2.0” 
详见:http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html

示例(11):valid_referers:定义防盗链

======防盗链=====
valid_referers none blocked server_names
           *.example.com example.* www.example.org/galleries/
           ~\.google\.;
    if ($invalid_referer) {     #invalid_referer表示该用户是从哪个位置链接过来本网站的
        return 403;
}
示例:
server {
    listen       80;
    server_name  web1.samlee.com;
    location / {
        root   /htdocs/web1;
        index  index.html index.htm;
    }
    location ~* \.(jpg|png|gif|jpeg)$ {
        root   /htdocs/web1;
        valid_referers none blocked web1.samlee.com *.samlee.com;
        if ($invalid_referer) {
            rewrite ^/ http://web1.samlee.com/403.html;
        }
    }
}

server {
    listen       80;
    server_name  web2.test.com;

    location / {
        root   /htdocs/web2;
        index  index.html index.htm;
    }
}

web2.test.com--index.html文件内容如下:
<h1>
<font color=‘red‘ size="10">
web2.test.com
</font>
</h1>
<img src="

测试如下:

以上为nginx常用应用详解。

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