Nginx介绍和使用

Posted 2020-06-30 手上握着风筝

nginx ：engin x

1.什么是Nginx

         Nginx来自俄罗斯的Igor Sysoev在为Rambler Media（http://www.rambler.ru/）工作期间，使用C语言开发了Nginx。Nginx作为Web服务器，一直为俄罗斯著名的门户网站Rambler Media提供着出色、稳定的服务。

         Igor Sysoev将Nginx的代码开源，并且赋予其最自由的2-clause BSD-like license许可证。由于Nginx使用基于事件驱动的架构能够并发处理百万级别的TCP连接，高度模块化的设计和自由的许可证使得扩展Nginx功能的第三方模块层出不穷，而且优秀的设计带来了极佳的稳定性，因此其作为Web服务器被广泛应用到大流量的网站上，包括腾讯、新浪、网易、淘宝等访问量巨大的网站。

        Nginx是一个跨平台的Web服务器，可运行在Linux、FreeBSD、Solaris、AIX、Mac OS、Windows等操作系统上，并且它还可以使用当前操作系统特有的一些高效API来提高自己的性能。

         例如，对于高效处理大规模并发连接，它支持Linux上的epoll（epoll是Linux上处理大并发网络连接的利器，9.6.1节中将会详细说明epoll的工作原理）、Solaris上的event ports和FreeBSD上的kqueue等。

        又如，对于Linux，Nginx支持其独有的 sendfile系统调用，这个系统调用可以高效地把硬盘中的数据发送到网络上（不需要先把硬盘数据复制到用户态内存上再发送），这极大地减少了内核态与用户态数据间的复制动作。

2.为什么选择Nginx

为什么选择Nginx？因为它具有以下特点：

（1）更快

      这表现在两个方面：一方面，在正常情况下，单次请求会得到更快的响应；另一方面，在高峰期（如有数以万计的并发请求），Nginx可以比其他Web服务器更快地响应请求。

（2）高扩展性

Nginx的设计极具扩展性，它完全是由多个不同功能、不同层次、不同类型且耦合度极低的模块组成。因此，当对某一个模块修复Bug或进行升级时，可以专注于模块自身，无须在意其他。而且在HTTP模块中，还设计了HTTP过滤器模块：一个正常的HTTP模块在处理完请求后，会有一串HTTP过滤器模块对请求的结果进行再处理。这样，当我们开发一个新的HTTP模块时，不但可以使用诸如HTTP核心模块、events模块、log模块等不同层次或者不同类型的模块，还可以原封不动地复用大量已有的HTTP过滤器模块。这种低耦合度的优秀设计，造就了Nginx庞大的第三方模块，当然，公开的第三方模块也如官方发布的模块一样容易使用。

Nginx的模块都是嵌入到二进制文件中执行的，无论官方发布的模块还是第三方模块都是如此。这使得第三方模块一样具备极其优秀的性能，充分利用Nginx的高并发特性，因此，许多高流量的网站都倾向于开发符合自己业务特性的定制模块。 模块化设计、较好的扩展性，编译到Nginx，并随Nginx启动而启动，但是Tengine支持模块动态装卸机制。

（3）高可靠性

高可靠性是我们选择Nginx的最基本条件，因为Nginx的可靠性是大家有目共睹的，很多家高流量网站都在核心服务器上大规模使用Nginx。Nginx的高可靠性来自于其核心框架代码的优秀设计、模块设计的简单性；另外，官方提供的常用模块都非常稳定，每个worker进程相对独立，master进程在1个worker进程出错时可以快速“拉起”新的worker子进程提供服务。

（4）低内存消耗

一般情况下，10 000个非活跃的HTTP Keep-Alive连接在Nginx中仅消耗2.5MB的内存，这是Nginx支持高并发连接的基础。

（5）单机支持10万以上的并发连接

这是一个非常重要的特性！随着互联网的迅猛发展和互联网用户数量的成倍增长，各大公司、网站都需要应付海量并发请求，一个能够在峰值期顶住10万以上并发请求的Server，无疑会得到大家的青睐。理论上，Nginx支持的并发连接上限取决于内存，10万远未封顶。当然，能够及时地处理更多的并发请求，是与业务特点紧密相关的，本书第8～11章将会详细说明如何实现这个特点。

（6）热部署

master管理进程与worker工作进程的分离设计，使得Nginx能够提供热部署功能，即可以在7×24小时不间断服务的前提下，升级Nginx的可执行文件。当然，它也支持不停止服务就更新配置项、更换日志文件等功能。

（7）最自由的BSD许可协议

这是Nginx可以快速发展的强大动力。BSD许可协议不只是允许用户免费使用Nginx，它还允许用户在自己的项目中直接使用或修改Nginx源码，然后发布。这吸引了无数开发者继续为Nginx贡献自己的智慧。

（8）支持事件驱动、AIO、mmap

3.Nginx基本功能：

（1）静态资源的web服务器，能缓存打开的文件描述符。

（2）http、smtp、pop3协议的反向代理服务器（保护服务器，为服务器过滤不良用户请求，并封装用户请求，扮演成某些服务区，提供缓存减轻后端压力）

（3）缓存加速、负载均衡

（4）支持FastCGI（fpm，LNMP），uWSGI（Python）

（5）模块化（非DSO机制）过滤器，zip、ssi及图像的大小调整

（6）支持SSL，https服务。

4.扩展功能

       基于名称和IP的虚拟机

       支持Keepalive

      支持平滑升级

      定制访问日志、支持使用日志缓冲区提供日志存储性能

      支持url rewrite

     支持路径别名

     支持基于IP及用户的访问控制

     支持速率限制，支持并发数限制

5.Nginx的基本架构：

     一个master进程。负责生成多个worker进程。

     事件驱动：epoll（边缘触发，Linux） kqueue（BSD）

     I/O复用器：select，poll，rt signal

     支持sendfile、sendfile64

     支持AIO

     支持mmap内存映射

     nginx的工作模式：非阻塞、事件驱动，由一个master进程生成多个worker进程，每个worker响应n个请求。

6.模块类型：

    核心模块、Standard HTTP modules、Optional HTTP modules、Mail modules、第三方模块

7.源码安装

yum -y install gcc gcc-c++

yum -y  install  pcre pcre-devel

yum -y install zlib zlib-devel

yum -y install openssl openssl-devel

tar xf nginx-VERSION.tar

cd  nginx-VERSION

groupadd -r nginx

useradd -r nginx -g nginx

./configure --help(获取帮助)

--with-xx:原本没有启动，启动起来；--without-xx：原本已启动，停止启动

./configure --prefix=/usr/local/nginx --conf-path=/usr/local/nginx/conf/nginx/nginx.conf  --user=nginx --group=nginx --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/log/nginx.lock --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/fastcgi --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi

make -j 4 && make install

mkdir -pv /var/tmp/nginx/{client,proxy,fastcgi,uwsgi}

启动nginx

/usr/local/nginx/sbin/nginx

8.配置文件介绍

main配置段：全局配置段

event{}:定义event模型工作特性

http{}:定义http协议相关的配置

配置指令：要以分号结尾。

支持使用变量：

        内置变量：模块会提供内置变量定义

       自定义变量：set var_name value;

主配置段的指令：

        正常运行必备的配置

               1.user  username [groupname];指定运行worker进程的用户和组；

               2.pid  /path/to/pid_file;指定nginx守护进程的pid文件

                            pid /var/run/nginx/nginx.pid

               3.worker_rlimit_nofile   number;指定所有worker进程所能打开最大文件句柄数

        优化性能的配置

               1.worker_processes  #;worker进程的个数；通常应该略少于CPU物理核心数；支持auto

               2.worker_cpu——affinity cpumask...  (例子：00000001  00000010 00000100)

                       优点：提升缓存的命中率

                       cpumask：

                                 0000 0001：1号cpu

                                 0000 0010：2号cpu

                3.timer_resolution:计时器解析度，降低此值，可以减少gettimeofday()系统调用的次数

                4.worker_priotity number;指明worker进程的nice值（越小，优先级越高）

        事件相关的配置

                1.accept_mutex {off|on};

                        master调度用户请求至各worker进程时使用的负载均衡锁；on表示能让多个worker轮流地、序列化地区响应新请求。

                 2.lock_file file;

                       accept-mutex用到的锁文件路径

                 3.use [epoll | rtsing | select | poll];

                       指明使用的事件模式，建议让Nginx自行选择；

                 4.worker_connections number;

                      设定单个worker进程所能够处理的最大并发连接数量；(但套接字有限)

                      worker_connections * work_processes < 60000

        用于调试、定位问题(编译时加入--with-debug)

                1.daemon {on|off};

                     是否以守护进程方式运行nginx；调试时应该设置为Off

                 2.master_process {on|off};

                      是否以master/worker模型来运行nginx，调试时可设置为Off

                 3.error_log 位置级别{debug,info,notice,warn,error,crit,altert,emerg}

        总结：

              常需要进行调整的参数：worker_processes,worker_connections,worker_cpu_affinity,worker_priority

              nginx  -s {stop,quit,reopen,reload}

              nginx -t :测试语法

9.Nginx作为web服务器时使用的配置：

             http{}:由ngx_http_core_module模块所引入；

             配置框架：

                      http{

                            upstream{...}

                            server {

                                     location  {...} 类似于httpd中的<Location>,用于定义URL与本地文件系统的映射关系，可有多个

                            }#每个server类似于httpd中的一个<VirtualHost>

                      }

            配置指令

                 1.server{}：定义一个虚拟主机

                     server{

                              listen 8080;

                              server_name www.bearlu.com;

                              root "/vhost/web1";

                      }

                 2.listen：指定监听的地址和端口

                               listen address[:port]

                               listen port;

                 3.server_name Name...:名称还可以使用正则表达式（~开头）通配符

                            （1）先做精确匹配检查；

                            （2）左侧通配符匹配检查：*.magedu.com

                             （3）右侧通配符匹配检查：mail.*

                             （4）正则表达式匹配检查：~*.*\magedu\.com$

                             （5）default_server

                  4.root path;设置资源路径映射；用于指明请求的URL所对应的资源所在的文件系统上的起始路径

                  5.location [= | ~ | ~* | ^~ | url] {...}

                            location @name {...}

                            允许根据用户请求的URL来匹配定义的各location；匹配到时，此请求将被相应的location配置块中的配置所处理，例如访问控制。

                            =：精确匹配检查

                            ~：正则表达式模式匹配检查，区分字符大小写

                            ~*：正则表达式模式匹配检查，不区分字符大小写

                           ^~：URI的前半部分匹配，不支持正则表达式

                          记住：匹配的优先级：=、^~、~、~*、不带符号的location（越后，优先级越低）

                  6.alias path;

                         用于location配置段，定义路径别名；

                         注意：root表示指明路径为对应的location  "/" URL

                         alias表示路径映射，即location指令后定义的URL是相对与alias所指明的路径而言；

                  7.index file; 默认主页面

                  8.error_page code [...] 状态码  [=code] URL|@name

                             根据http响应状态码来指明特用的错误页面；

                             error_page 404  /404_customed.html

                             error_page 404 =200 /404_customed.html

                             [=code]:以指定的响应码进行响应，而不是默认的原来的响应，默认表示以新资源的状态码为其响应码

                 9.基于IP的访问控制

                            allow、deny IP/network

                            allow  IP、网络

               10.基于用户的访问控制

                           basic、digest

                                       auth_basic "验证原因"

                                       auth_basic_user_file /etc/nginx/users/.htpasswd;

                          用htpasswd  -c (第一次创建) -m（使用MD5码）  /etc/nginx/users/.htpasswd tom 创建用户账号和密码文件

                11.SSL

                             listen 443 ssl

                             server_name www.magedu.com

                             ssl_certificate  /etc/nginx/ssl/nginx.crt;(证书)

                             ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/nginx.key;(私钥)

                 12.stub_status {on | off};nginx状态统计页面

                             仅能用户location上下文。并且allow IP;  deny all;

                             显示结果：

                                     Active connections：6  ----->  当前所有处于打开状态的连接数

                                     server       已接受的连接数         

                                     accepts     已处理过的连接数

                                     handled    已处理的请求书，在保持连接模式下

                                     requests

                                     Reading  正在接收请求状态的连接数

                                     Writing     请求已经接收完成，正处理请求或发送响应的过程中的连接数

                                     Waiting    处于保持Keepalive连接模式，且处于活动状态的连接数。

                 13.rewrite URL重写

                             格式：rewrite regex replacement flag

                             rewrite ^/images/(.*\.jpg)$  /imgs/$1 break;

                              IP/images/a/b/c/1.jpg ---> IP/imgs/a/b/c/1.jpg

                              作用：域名切换、重定向

                             flag： last：此rewrite规则重写完成后，不再被后面其他rewrite规则处理，而由User Agent重新对重写后URL再一次发起请求，并从头开始执行类似的过程；

                                         break：一旦此rewrite规则重写完成后，发起请求，且不会再被当前location内的任何rewrite规则检测

                                         redirect：临时重定向，以302响应码返回新的URL。（域名可改变）

                                         permanent：永久重定向，以301响应码返回的URL。

                 14.if上下文

                         语法：if(condition) {...}

                         应用场景：server、location

                        condition：

                                 （1）变量名：变量值为空串，或者以“0”开始，则为false

                                 （2）以变量为操作数构成的比较表达式（=，！=）

                                 （3）正则表达式的模式匹配操作

                                                    ~：区分大小写的模式匹配

                                                    ~*：不区分大小写的模式匹配

                                                     !~和!~*：对上面两种测试取反

                                   （4）测试路径是否为文件：-f、!-f

                                   （5）测试指定路径是否为目录：-d、!-d

                                   （6）测试文件的存在性：-e、!-e

                                    （7）测试文件是否有执行权限：-x、!-x

                         例如：if($http_user_agent ~* MSIE){

                                                   rewrite ^(.*)$  /msie/$1      break;

                                     }

                 15.防盗链

                         location ~* \.(jpg | gif | jpeg | png)$ {

                                        valid_referer none blocked www.magedu.com;

                                        if ($invalid_referer) {

                                                 rewrite ^/ http://www.magedu.com/403.html

                                        }

                          }

                 16.定制访问日志格式

                         log_format      main       "$remote_addr  $remote_user [$time_local] $request"

                         access_log  logs/access.log main;

                         此处可以使用nginx各模块内建变量；

                17.网络连接相关的配置

                       1. keepalive_timeout  #;长连接的超时时长

                       2.keepalive_requests #;在一个长连接上所能够允许请求的最大资源数

                       3.keepalive_disable [msie6 | safari | none];为指定类型的UserAgent禁用长连接

                       4.tcp_nodelay on|off;是否对长连接使用TCP_NODELAY选项；更优化用户体验就打开，否则，等待充足的量才返回

                       5.client_header_timeout #;读取http请求报文首部的超时时长

                       6.client_body_timeout #;读取http请求报文body部分的超时时长

                       7.send_timeout #;发送相应报文的超时时长

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