nginx

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nginx

1. nginx简介

nginx(发音同engine x)是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件(IMAP/POP3)代理服务器,并在一个BSD-like协议下发行。

nginx由俄罗斯的程序设计师Igor Sysoev所开发,最初供俄国大型的入口网站及搜寻引擎Rambler使用。

第一个公开版本0.1.0发布于2004年10月4日。其将源代码以类BSD许可证的形式发布,因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。2011年6月1日,nginx 1.0.4发布。

nginx的特点是占有内存少,并发能力强,事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好,中国大陆使用nginx网站用户有:百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。

2. nginx的特性与优点

2.1 nginx的特性

nginx是一个很牛的高性能Web和反向代理服务器,它具有很多非常优越的特性:

  • 在高连接并发的情况下,nginx是Apache服务器不错的替代品,能够支持高达50000个并发连接数的响应
  • 使用epoll and kqueue作为开发模型
  • nginx作为负载均衡服务器:nginx既可在内部直接支持和PHP程序对外进行服务,也可支持作为HTTP代理服务器对外进行服务
  • nginx采用C进行编写,不论系统资源开销还是CPU使用效率都比Perlbal要好很多

2.2 nginx的优点

  • 高并发连接:官方测试能够支撑5万并发连接,在实际生产环境中跑到2-3万并发连接数
  • 内存消耗少:在3万并发连接下,开启的10个nginx进程才消耗150M内存(15M*10=150M)
  • 配置文件非常简单:风格跟程序一样通俗易懂
  • 成本低廉:nginx为开源软件,可以免费使用。而购买F5 BIG-IP、NetScaler等硬件负载均衡交换机则需要十多万至几十万人民币
  • 支持Rewrite重写规则:能够根据域名、URL的不同,将HTTP请求分到不同的后端服务器群组
  • 内置的健康检查功能:如果Nginx Proxy后端的某台Web服务器宕机了,不会影响前端访问
  • 节省带宽:支持GZIP压缩,可以添加浏览器本地缓存的Header头
  • 稳定性高:用于反向代理,宕机的概率微乎其微
  • 模块化设计:模块可以动态编译
  • 外围支持好:文档全,二次开发和模块较多
  • 支持热部署:可以不停机重载配置文件
  • 支持事件驱动、AIO(AsyncIO,异步IO)、mmap(Memory Map,内存映射)等性能优化

3. nginx的功能及应用类别

3.1 nginx的基本功能

  • 静态资源的web服务器,能缓存打开的文件描述符
  • http、smtp、pop3协议的反向代理服务器
  • 缓存加速、负载均衡
  • 支持FastCGI(fpm,LNMP),uWSGI(Python)等
  • 模块化(非DSO机制),过滤器zip、SSI及图像的大小调整
  • 支持SSL

3.2 nginx的扩展功能

  • 基于名称和IP的虚拟主机
  • 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高日志存储性能
  • 支持URL重写
  • 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

3.3 nginx的应用类别

  • 使用nginx结合FastCGI运行PHP、JSP、Perl等程序
  • 使用nginx作反向代理、负载均衡、规则过滤
  • 使用nginx运行静态HTML网页、图片
  • nginx与其他新技术的结合应用

4. nginx的模块与工作原理

nginx由内核和模块组成。其中,内核的设计非常微小和简洁,完成的工作也非常简单,仅仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个location block(location是nginx配置中的一个指令,用于URL匹配),而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同的模块去完成相应的工作。

4.1 nginx的模块分类

nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块

  • HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块等属于核心模块
  • HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块属于基本模块
  • HTTP Upstream模块、Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块属于第三方模块

用户根据自己的需要开发的模块都属于第三方模块。正是有了如此多模块的支撑,nginx的功能才会如此强大

nginx模块从功能上分为三类,分别是:

  • Handlers(处理器模块)。此类模块直接处理请求,并进行输出内容和修改headers信息等操作。handlers处理器模块一般只能有一个
  • Filters(过滤器模块)。此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作,最后由nginx输出
  • Proxies(代理器模块)。就是nginx的HTTP Upstream之类的模块,这些模块主要与后端一些服务比如fastcgi等操作交互,实现服务代理和负载均衡等功能

nginx模块分为:核心模块、事件模块、标准Http模块、可选Http模块、邮件模块、第三方模块和补丁等

  • nginx基本模块:所谓基本模块,指的是nginx默认的功能模块,它们提供的指令,允许你使用定义nginx基本功能的变量,在编译时不能被禁用,包括:
    • 核心模块:基本功能和指令,如进程管理和安全。常见的核心模块指令,大部分是放置在配置文件的顶部
    • 事件模块:在Nginx内配置网络使用的能力。常见的events(事件)模块指令,大部分是放置在配置文件的顶部
    • 配置模块:提供包含机制

具体的指令,请参考nginx官方文档

4.2 nginx的工作原理

nginx的模块直接被编译进nginx,因此属于静态编译方式。

启动nginx后,nginx的模块被自动加载,与Apache不一样,首先将模块编译为一个so文件,然后在配置文件中指定是否进行加载。

在解析配置文件时,nginx的每个模块都有可能去处理某个请求,但是同一个处理请求只能由一个模块来完成。

nginx的进程架构:
启动nginx时,会启动一个Master进程,这个进程不处理任何客户端的请求,主要用来产生worker线程,一个worker线程用来处理n个request

nginx

下图展示了

nginx

模块一次常规的HTTP请求和响应的过程

nginx

下图展示了基本的WEB服务请求步骤

nginx

5. nginx的安装与配置

5.1 nginx的安装

//nginx 下载地址http://nginx.org/download/nginx-1.22.0.tar.gz 我是提前下好了
[root@nginx ~]# cd /usr/src/
[root@nginx src]# ls
debug  kernels  nginx-1.22.0.tar.gz
//创建nginx主和组,并创建日志存放目录
[root@nginx src]# useradd -r -M -s /sbin/nologin nginx
[root@nginx src]# mkdir /var/log/nginx
[root@nginx src]# chown -R nginx.nginx /var/log/nginx/
[root@nginx src]# ll -d /var/log/nginx/
drwxr-xr-x. 2 nginx nginx 6 Sep  3 11:50 /var/log/nginx/
//安装依赖包
[root@nginx src]# yum -y install pcre-devel openssl openssl-devel gd-devel gcc gcc-c++ make
[root@nginx src]# tar xf nginx-1.22.0.tar.gz 
[root@nginx src]# ls
debug  kernels  nginx-1.22.0  nginx-1.22.0.tar.gz
[root@nginx src]# cd nginx-1.22.0
//进行编译安装
[root@nginx nginx-1.22.0]# ./configure \
> --prefix=/usr/local/nginx \
> --user=nginx \
> --group=nginx \
> --with-debug \
> --with-http_ssl_module \
> --with-http_realip_module \
> --with-http_image_filter_module \
> --with-http_gunzip_module \
> --with-http_gzip_static_module \
> --with-http_stub_status_module \
> --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
> --error-log-path=/var/log/nginx/error.log
[root@nginx nginx-1.22.0]# make && make install
//配置nginx
[root@nginx ~]# echo 'export PATH=/usr/local/nginx/sbin:$PATH' > /etc/profile.d/nginx.sh
[root@nginx ~]# source /etc/profile.d/nginx.sh 
[root@nginx ~]# nginx 
[root@nginx ~]# ss -antl
State      Recv-Q     Send-Q          Local Address:Port           Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:80                  0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                      [::]:22                     [::]:*                    
[root@nginx ~]# systemctl disable --now firewalld
Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.
[root@nginx ~]# setenforce 0

nginx

//设置开机自启
[root@nginx ~]# cd /usr/lib/systemd/system
[root@nginx system]# cp sshd.service nginx.service
[root@nginx system]# vi nginx.service 
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
Wants=sshd-keygen.tar`get
EnvironmentFile=-/etc/crypto-policies/back-ends/opensshserver.config
EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/sshd
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
Restart=on-failure
RestartSec=42s
KillMode=process
[Unit]
Description=nginx server daemon
After=network.target 

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

[Install]
WantedBy=multi-user.target
[root@nginx system]# systemctl daemon-reload
[root@nginx system]# systemctl status nginx
● nginx.service - nginx server daemon
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nginx.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: inactive (dead)
[root@nginx system]# ss -antl
State      Recv-Q     Send-Q          Local Address:Port           Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:80                  0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                   0.0.0.0:22                  0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                      [::]:22                     [::]:*                    
[root@nginx system]# nginx -s stop
[root@nginx system]# systemctl enable --now nginx
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service → /usr/lib/systemd/system/nginx.service.
[root@nginx system]# systemctl status nginx
● nginx.service - nginx server daemon
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Sat 2022-09-03 13:02:19 CST; 3s ago
  Process: 39274 ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx (code=exited, status=0/SUCCESS)
 Main PID: 39275 (nginx)

nginx命令常用选项:

-t  //检查配置文件语法
-v  //输出nginx的版本
-c  //指定配置文件的路径
-s  //发送服务控制信号,可选值有{stop|quit|reopen|reload}

6. Nginx的配置文件、

nginx主配置文件:/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

  • 默认启动nginx时,使用的配置文件是:安装路径/conf/nginx.conf文件

  • 可以在启动nginx时通过-c选项来指定要读取的配置文件
    nginx常见的配置文件:

    配置文件 作用
    nginx.conf nginx的基本配置文件
    mime.types MIME类型关联的扩展文件
    fastcgi.conf 与fastcgi相关的配置
    proxy.conf 与proxy相关的配置
    sites.conf 配置nginx提供的网站,包括虚拟主机

6.1 nginx.conf配置文件详解

文件结构图:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3sPbR9IF-1662179846432)(C:\Users\刘昌辉\Desktop\视屏\微信图片_20220903122528.jpg)]

nginx.conf的内容分为以下几段:

  • main配置段:配置影响nginx全局的指令
    • 配置运行Nginx服务器用户(组)
    • worker process数
    • Nginx进程
    • PID存放路径错误日志的存放路径
    • 配置文件的引入
  • events配置段:配置影响nginx服务器或与用户的网络连接
    • 设置网络连接的序列化
    • 是否允许同时接收多个网络连接
    • 事件驱动模型的选择
    • 最大连接数的配置
  • http配置段:可以嵌套多个server,配置代理,缓存,日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置
    • 定义MIMI-Type
    • 自定义服务日志
    • 允许sendfile方式传输文件
    • 连接超时时间
    • 单连接请求数上限
  • server段:配置虚拟主机的相关参数,一个http中可以有多个server
    • 配置网络监听
    • 基于名称的虚拟主机配置
    • 基于IP的虚拟主机配置
  • location段:配置请求的路由,以及各种页面的处理情况
    • location配置
    • 请求根目录配置更改
    • location的URI
    • 网站默认首页配置

每个配置指令要以分号结尾

语法:derective value1 [value2 ...];

配置文件支持使用变量

内置变量:模块会提供内建变量定义
自定义变量:set var_name value

6.2 全局段配置参数

配置运行Nginx服务器用户(组)

指令格式:user user [group];
	user:指定可以运行Nginx服务器的用户
	group:可选项,可以运行Nginx服务器的用户组

如果user指令不配置或者配置为user nobody nobody,则默认所有用户都可以启动Nginx进程

是否以守护进程方式运行nginx

指令格式:daemon {
   on|off};

是否以守护进程方式运行nginx,调试时应设置为off

是否以master/worker模型来运行nginx

指令格式:master_process {
   on|off};    

是否以master/worker模型来运行nginx,调试时可以设置为off

worker process数配置

Nginx服务器实现并发处理服务的关键

指令格式:worker_processes number | auto;
	number:Nginx进程最多可以产生的worker process数
	auto:Nginx进程将自动检测

为了避免上下文切换,通常number值设置为cpu总核心数-1或等于总核心数

将进程绑定到某cpu中,避免频繁刷新缓存

指令格式:worker_cpu_affinity cpumask ...;
	cpumask:使用8位二进制表示cpu核心

例:
worker_processes    4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;
一共四核,0001表示第一个核心,0010表示第二个核心,0100表示第三个核心,1000表示第四个核心

Nginx进程PID存放路径

指令格式:pid file;
	file:指定存放路径和文件名称如果不指定默认置于路径 logs/nginx.pid

Nginx进程是作为系统守护进程在运行,需要在某文件中保存当前运行程序的主进程号,Nginx支持该保存文件路径的自定义

错误日志的存放路径

指令格式:error_log 位置 级别;
	位置:file | stderr | syslog:server=address[,parameter=value] | memory:size
	级别:debug | info | notice | warn | error | crit | alert | emerg
		若要使用debug级别,需要在编译nginx时使用--with-debug选项

设置所有worker进程最大可以打开的文件数

指令格式:worker_rlimit_nofile number;

设置所有worker进程最大可以打开的文件数,默认为1024

配置文件的引入

指令格式:include file;

该指令主要用于将其他的Nginx配置或者第三方模块的配置引用到当前的主配置文件中

计时器解析度配置

指令格式:timer_resolution interval;

降低工作过程中计时器解析度,从而减少系统调用次数

例:
timer_resolution 100ms;

worker进程的nice值配置

指令格式:worker_priority number;

定义工作进程的优先级,允许的范围通常从 -20 到 20 变化

6.3 events段配置参数

设置网络连接的序列化

指令格式:accept_mutex on | off;

该指令默认为on状态,表示会对多个Nginx进程接收连接进行序列化,防止多个进程对连接的争抢。

说到该指令,首先得阐述一下什么是所谓的 “惊群问题”,可以参考 WIKI百科的解释。就Nginx的场景来解释的话大致
的意思就是:当一个新网络连接来到时,多个worker进程会被同时唤醒,但仅仅只有一个进程可以真正获得连接并处理之。
如果每次唤醒的进程数目过多的话,其实是会影响一部分性能的。

所以在这里,如果accept_mutex on,那么多个worker将是以串行方式来处理,其中有一个worker会被唤醒;反之若
accept_mutex off,那么所有的worker都会被唤醒,不过只有一个worker能获取新连接,其它的worker会重新进入休眠状态

这个值的开关与否其实是要和具体场景挂钩的。

是否允许同时接收多个网络连接

指令格式:multi_accept on | off;

该指令默认为off状态,意指每个worker process 一次只能接收一个新到达的网络连接。若想让每个Nginx的
workerprocess都有能力同时接收多个网络连接,则需要开启此配置

事件驱动模型的选择

指令格式:use model;

model模型可选择项包括:select、poll、kqueue、epoll、rtsig等......

最大连接数的配置

指令格式:worker_connections number;

number默认值为512,表示允许每一个worker process可以同时接受的最大连接数

互斥锁锁文件路径配置

指令格式:lock_file file;

nginx 使用锁定机制实现accept_mutex和序列化对共享内存的访问。在大多数系统上,锁都是使用原子操作实现的,并且忽略此指令。在其他系统上,使用"锁定文件"机制。此指令指定锁文件名称的前缀

6.4 http段–upstream

定义MIME-Type

指令格式:include mime.types;
	    default_type mime-type;

MIME-Type指的是网络资源的媒体类型,也即前端请求的资源类型
include指令将mime.types文件包含进来

cat mime.types
查看mime.types文件内容,发现其就是一个types结构,里面包含了各种浏览器能够识别的MIME类型以及对应类型的文件后缀名字

自定义服务日志

指令格式:access_log path [format];

	path:自定义服务日志的路径
	format:可选项,自定义服务日志的字符串格式。其也可以使用 log_format 定义的格式

允许sendfile方式传输文件

指令格式:sendfile on | off;
	    sendfile_max_chunk size;

前者用于开启或关闭使用sendfile()传输文件,默认off
后者指令若size>0,则Nginx进程的每个workerprocess每次调用sendfile()传输的数据了最大不能超出此值;若size=0则表示不限制。默认值为0

长连接超时时间配置

指令格式:keepalive_timeout timeout [header_timeout];

timeout 表示server端对连接的保持时间,默认75秒
header_timeout 为可选项,表示在应答报文头部的 Keep-Alive 域设置超时时间:“Keep-Alive :timeout = header_timeout”

6.5 http段–server

长连接请求数上限

指令格式:keepalive_requests number;

该指令用于限制用户在一个长连接上所能够允许请求的最大资源数

为指定类型的UserAgent禁用长连接

指令格式:keepalive_disable [msie6|safari|none...];

默认为keepalive_disable msie6;

是否对长连接使用TCP_NODELAY选项

指令格式:tcp_nodelay on|off;

为了提升用户体验,通常设为on,默认为on

读取http请求报文首部的超时时长

指令格式:client_header_timeout number;

定义读取客户端请求标头的超时。如果客户端未在此时间内传输整个标头,则请求将终止 408(请求退出)错误,默认为60s

发送响应报文的超时时长

指令格式:send_timeout time;

设置用于向客户端传输响应的超时。超时仅在两个连续写入操作之间设置,而不是用于传输整个响应。如果客户端在此时间内未收到任何消息,则连接将关闭,默认为60s

定义读取客户端请求正文的超时

指令格式:client_body_timeout time;

超时仅设置为两个连续读取操作之间的一个时间段,而不是为整个请求正文的传输。如果客户端在此时间内未传输任何内容,则请求将终止 408(请求退出)错误,默认为60s

配置网络监听

指令格式:

第一种:配置监听的IP地址:
listen IP[:PORT];

第二种:配置监听的端口:
listen PORT;

例:
listen 192.168.207.129:8080;  # 监听具体IP和具体端口上的连接
listen 192.168.207.129;       # 监听IP上所有端口上的连接
listen 8080;                  # 监听具体端口上的所有IP的连接

基于名称和IP的虚拟主机配置

指令格式:server_name name1 name2 ...

name可以有多个并列名称,而且此处的name支持正则表达式书写

例:
server_name ~^www\d+\.myserver\.com$
此时表示该虚拟主机可以接收类似域名  www1.myserver.com  等的请求,而拒绝  www.myserver.com  的域名请求,
所以说用正则表达式可以实现更精准的控制

6.6 http段–location

location配置

指令格式为:location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri {
   ...}

这里的uri分为标准uri和正则uri,两者的唯一区别是uri中是否包含正则表达式

uri前面的方括号中的内容是可选项,解释如下:
“=”:用于标准uri前,要求请求字符串与uri严格匹配,一旦匹配成功则停止
“~”:用于正则uri前,并且区分大小写
“~*”:用于正则uri前,但不区分大小写
“^~”:用于标准uri前,要求Nginx找到标识uri和请求字符串匹配度最高的location后,立即使用此location处理请求,
	 而不再使用location块中的正则uri和请求字符串做匹配

请求根目录配置

指令格式:root path;

path:Nginx接收到请求以后查找资源的根目录路径

当然,还可以通过alias指令来更改location接收到的URI请求路径,指令为:
alias path;
# path为修改后的根路径

设置网站的默认首页

指令格式:index file ......

file可以包含多个用空格隔开的文件名,首先找到哪个页面,就使用哪个页面响应请求

例:
index.php、index.jsp、index.html...
w3cjava