Nginx基础篇

一. Nginx的简介

1.1 出现的背景

Nginx是一个具有高性能的HTTP和反向代理的WEB服务器，同时也是一个POP3/SMTP/IMAP代理服务器；由伊戈尔-赛索耶夫使用C语言编写的，第一个版本是2004年10月4号发布的0.1.0版本，开源为Nginx的发展提供了良好的保障；

1.2 服务器对比

Netcraft会在官网上公布web server的调研数据，从nginx官网中可以看到，截止2021占比达39%；

IIS：微软所提供的Web服务器，因其所在os的劣势，不太收到欢迎；

Tomcat：天生的重量级对高并发及静态文件处理能力较弱，并发量在200左右；

Apache：很长一段时间内是主流的http服务器，但是因为年代过于久远，对高并发处理能力并不好；

Lighttpd：通nginx一样都是高性能高并发的轻量级服务器，在欧洲比较流行，国内nginx更流行；

Nginx：是一款高性能的web服务器，并发量官方给出的数值是单台服务器可支持50000的并发；

1.3 Nginx的优点：

速度高，并发高：基于多进程及I/O多路复用的epoll模型，可以达到单台50000并发；
配置简单，扩展性强：设计上极具扩展性，有很多功能模块，可自定义模块；
高可靠性：分为master进程与worker进程，worker进程损坏，master进程可以从新拉起；
热部署：Nginx可以在不停机的情况下，升级、更新配置及更换日志文件；
BSD许可证：如下图，所以nginx有些优秀的分支如OpenRestry[Nginx+lua]及Tengine[taobao];

1.4 功能与特性

Nginx提供基本功能服务可以分为三大类，基本HTTP服务、高级HTTP服务及邮件服务；

基本HTTP服务

处理静态文件，处理索引文件并支持自动索引；
提供方向代理，并提供缓存加上反向代替，提供容错机制；
提供对FastCGI，memcached等服务的缓存机制，同时完成负载均衡和容错；
使用Nginx的模块话特性提供过滤功能；
支持HTTP下的SSL协议；
支持基于加权和依赖的优先权HTTP/2；

高级HTTP服务

支持基于名字和IP的虚拟主机设置；
支持HTTP1.0中的keep-alive模式和管线Piplined模式链接；
自定义访问日志格式、带缓存的日志写操作及快速的日志轮转；
提供3xx-5xx的错误页面重定向；
支持重写Rewrite的模块扩展；
支持重新加载配置及在线升级时无需中断正在处理的请求；
支持网络监控；
支持FLV及MP4流媒体传输；

邮件服务

支持IMPA/POP3代理服务功能；
支持内部SMTP代理服务；

1.5 常用的功能

Nginx的功能非常丰富，但常用模块如下：

静态资源的部署；
Rewrite重写，需要用到正则；
反向代理功能；
负载均衡功能；
web缓存功能；
高可用的环境部署；
其他

1.6 重点掌握的内容

Nginx的二进制文件：通过它进行启动加载重启等操作；
Nginx.conf配置文件：Nginx的所有配置均需要写到这里；
error.log错误日志：调试时使用；
access.log访问日志：用于记录所有的访问记录；

二. Nginx环境准备

2.1 版本源码的获取

2.2 编译安装

2.2.1 编译安装前准备

GCC编译器：一个开源的编译器集合，用于处理各种各样的语言包含C语言的编译；

yum install -y gcc
gcc --version # 查看gcc是否安装成功

PCRE(perl Compatible Regular Expressiion)：在nginx的Rewrite模块和http模块使用PCRE正则；

yum install -y pcre pcre-devel
rpm -qa pcre pcre-devel # 查看pcre是否安装成功

zlib：提供给开发人员的压缩算法，nginx各模块使用gzip对注入静态资源进行压缩；

yum install -y zlib zlib-devel
rpm -qa zlib zlib-devel # 查看zlib是否安装成功

OpenSSL：开源的软件库包，实现了SSL协议，nginx用此保护HTTP的流量；

yum install -y openssl openssl-devel
rpm -qa openssl openssl-devel # 查看openssl是否安装成功

2.2.2 简单编译安装

下载对应版本的nginx的源码

wget https://nginx.org/download/nginx-1.20.1.tar.gz

建立文件夹对资源进行包管理

mkdir -p nginx/core
mv nginx-1.20.1.tar.gz nginx/core

解压缩

tar -zxvf nginx-1.20.1.tar.gz

进入资源文件中，运行configure脚本

./configure

编译

make

安装

make install

2.2.3 编译与yum安装对比

简单编译安装中未对nginx做一些附件组件的安装，如使用简单编译安装与yum安装的nginx -V对比：

简单编译安装：

yum安装：

但是yum安装时，所添加的参数/组件太多了，所以可以通过复杂编译安装定制化参数/组件。

2.2.4 编译安装目录解析

2.2.5 configure所带选项

主要是在编译的时候带选项即配置configure arguments，大约有100多个参数，可分为三类和补充：

以path结尾的，为设定nginx安装时的一些文件的存放路径；
以--with开头的，为nginx的模块，可用于添加第三方模块的支持；
以--without排除某些模块；
补充：--user=USER --group=GROUP设置nginx运行时使用的用户及组信息 --help帮助；

path常用的选项

参数	说明	默认值
--prefix=PATH	nginx安装目录	/usr/local/nginx
--sbin-path=PATH	可执行的nginx文件路径	<prefix>/sbin/nginx
--modules-path=PATH	动态模块安装路径	<prefix>/modules
--conf-path=PATH	配置文件路径	<prefix>/conf/nginx.conf
--error-log-path=PATH	错误日志文件路径	<prefix>/logs/error.log
--http-log-path=PATH	访问日志文件路径	<prefix>/logs/access.log
--pid-path=PATH	存nginx运行时的pid的文件	<prefix>/logs/nginx.pid
--lock-path=PATH	存nginx锁文件的存放路径	<prefix>/logs/nginx.lock

2.2.6 卸载简单编译

关闭nginx的进程

./nginx -s stop

将安装的nginx删除

rm -rf /usr/local/nginx

将安装包之前编译的环境清除

make clean

2.2.7 使用选项的定制化安装

# 如下，定制了一些路径的信息
./configure --prefix=/usr/local/nginx --sbin-path=/usr/local/nginx/sbin/nginx \
--modules-path=/usr/local/nginx/modules --conf-path=/usr/local/nginx/conf/nginx.conf \
--error-log-path=/usr/local/nginx/logs/error.log \
--http-log-path=/usr/local/nginx/logs/access.log \
--pid-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid \
--lock-path=/usr/local/nginx/logs/nginx.lock

编译并安装

make & make install

查看效果

2.3 在Centos上yum安装Nginx

可以在官方文档中获取最新的yum安装的指导及说明；

安装yum-utils

sudo yum install yum-utils -y

配置yum源

vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true

[nginx-mainline]
name=nginx mainline repo
baseurl=http://nginx.org/packages/mainline/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=0
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true

默认使用的稳定版(一般使用这个)，如果需要安装主线版-最新版，可以执行下面一步：

sudo yum-config-manager --enable nginx-mainline

使用yum安装nginx

sudo yum install nginx -y

2.4 Nginx的目录机构分析

/usr/local/nginx/
├── client_body_temp
├── conf # 存放nginx配置相关文件，可分为几类：
# 类别1：CGI(Common Gateway Interface)通用网关接口，用于做HTTP与Web程序间数据的转换；
# 1. CGI是一种标准规范，但是CGI处理的效率较低，后衍生出一些优化的实现；
│   ├── fastcgi.conf
│   ├── fastcgi.conf.default # .default的文件是没有default的副本，用于损坏恢复
│   ├── fastcgi_params
│   ├── fastcgi_params.default 
│   ├── uwsgi_params
│   ├── uwsgi_params.default
│   ├── scgi_params
│   ├── scgi_params.default
# 类别2：是一些编码的规范，可以实现从一种编码转换为另一种编码
│   ├── koi-utf
│   ├── koi-win
│   ├── win-utf
# 类别3：MIME.types定义了HTTP请求HEAD中的content-type与服务器上文件后缀的对应
# 1. 比如text/html ---对应--- html htm shtml;
│   ├── mime.types
│   ├── mime.types.default
# 类别4：核心配置文件
│   ├── nginx.conf
│   └── nginx.conf.default
├── html # 存放一些静态页面
│   ├── 50x.html # 错误的静态页面
│   └── index.html # 默认的首页
├── logs  # 存放日志及pid信息
│   ├── access.log # 2xx类的访问日志
│   ├── error.log  # 4xx, 5xx的异常访问日志
│   └── nginx.pid  # nginx的master进程的进程号，用于信号量的控制
├── sbin # 存放可执行文件
│   └── nginx # 二进制可执行文件
# ？？？？？这些后面补充，未知..
├── proxy_temp
├── fastcgi_temp
├── scgi_temp
└── uwsgi_temp

2.5 Nginx服务的启停控制

nginx有master进程与work进程，管理员通过master进程管理work进程，管理员传递给master进程的信息即是信号。

2.5.1 信号的控制

信号	作用
TERM/INT	立即关闭整个服务
QUIT	'优雅'关闭整个服务，即等待在处理请求完成后关闭服务-不保留master进程
HUP	重读配置文件并启用新的work进程来使新配置项生效
USR1	重新打开日志文件，可以用来进行日志切割
USR2	平滑升级到最新版的nginx
WINCH	所有子进程不在接收处理新连接-等于给work进程发送QUIT指令-会保留master进程

调用的命令

Tips:master进程的pid可以在logs/nginx.pid来获取；

kill -信号 PID
# 发送TERM/INT信号给master进程；
kill -TERM PID
kill -INT PID

USR2信号说明

USR2信号用来平滑升级nginx，在使用这个信号时：

新建一个master进程及其附属的worker进程，master进程的pid存放在logs/nginx.pid中；
原master进程信息会存放在logs/nginx.pid.oldbin中；
当我们确认升级没有问题时，可以使用QUIT信号及nginx.pid.oldbin来关闭老的master及worker进程；

2.5.2 命令行控制

2.6 Nginx服务器版本升级和新增模块

Nginx支持平滑的版本升级及模块新增，共有两种方案，分别是通过信号及make命令完成；

需求：从1.20.1 降级到1.6.0

2.6.1 前期准备

需替换版本准备：

# 进入1.20.1目录
./configure
make && make install # 如果已安装了nginx，省略
./sbin/nginx # 启动nginx

替换版本准备：

# 进入1.6.0目录
./configure
make

2.6.2 通过信号完成升级

# 备份原二进制文件
mv nginx nginx.old
# copy新的二进制文件到sbin下
cp ~/nginx/core/nginx-1.2.1/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
# 发送信号量USR2
kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
# 发送信号量QUIT
kill -QUIT `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`

2.6.3 通过make完成升级

make upgrade其实也是通过信号完成升级的，只是更自动化一点；

# 备份原二进制文件
mv nginx nginx.old
# copy新的二进制文件到sbin下
cp ~/nginx/core/nginx-1.6.0/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
# 进入到新版本的根目录,如恢复1.20.1版本
cd /root/nginx/core/nginx-1.20.1
make upgrade
###输出信息#####
#/usr/local/nginx/sbin/nginx -t
#nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
#nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
#kill -USR2 `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
#sleep 1
#test -f /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin
#kill -QUIT `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid.oldbin`

三. Nginx配置文件分析

3.1 Nginx的默认配置

worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

默认配置整体分为几块：

类型	形式	说明
全局块	指令名指令值;	设置nginx服务器整体运行的配置指令；
event块	event {}	设置nginx与用户网络连接的形式，性能影响较大，需特别优化；
http块	http {}	是nginx服务器配置中的重要部分，包含代理、缓存、日志记录、第三方模块配置其内部包含http全局块、多个server块，server内部的多个location块； server块：Nginx配置和虚拟主机相关信息； location块：基于server接收到的路径，来匹配location块，并在location块中完成处理；

3.2 全局块指令-初级

user指令：用于配置worker进程的守护用户和用户组；

默认值：nobody
语法：user user [group]
也可以在编译时指定：./configure --user=username --group=groupname，配置优于编译；
如在配置中指定某个用户，需要在os中新建该用户，否则报错，需要注意用户对资源的访问权限；
```
useradd www
vim nginx.conf
# 全局块下
user www;
```

daemon：是否以daemon的形式运行nginx，off的话会在当前shell下调用，方便调试；

默认值：daemon on;
语法：daemon on|off;

master_process：是否以master/worker进程类型来运行，off是直接使用master进程来处理请求；

默认值：master_process on;
语法：master_process on|off;

worker_processes：指定worker的进程的数量，一般配置与CPU内核数相等的worker进程；

默认值：worker_processes 1；
语法：worker_prcesses num/auto；

pid：指定master进程的pid存储文件路径；

默认值：/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
语法：pid ..../**.pid;

error_log：设定异常日志的收取级别及存放位置；

默认值：error_log logs/error.log error;
语法：error_log ../**.log debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emery；
注意：error_log可以在全局、http、server、location中配置，影响范围越小越优；

include：用来引进其他配置文件，使Nginx的配置层次更加清晰，配置更加灵活；

默认值：无
语法：include 文件的绝对/相对当前文件路径
注意：include可以在任意位置调用，用于扩充当前块的配置；

3.3 events块指令-初级

accept_mutex：设置Nginx网络连接序列化，防止出现“惊群”的现象；

默认值：accept_mutex on;
语法：accept_mutex on|off；
作用：对Nginx的多个进程接收连接序列化，按照一定逻辑一个个唤醒接收，防止多个进程被唤醒；
注意：并发连接很高时，多个进程被唤醒的效率可能会更高些；

multi_accept：用来设置是否允许同时接收多个网络连接；

默认值：multi_accept off;
语法：multi_accept on|off;
建议：multi_accpet on；

worker connections：用来配置单个worker进程最大的连接数；

默认值：worker_connections 512；
语法：worker_connections num;
建议：更改的最大连接数不能超过系统所允许的最大打开文件的句柄数量；

use：设置Nginx服务器选择哪种事件驱动来处理网络消息；

默认值：根据操作系统定；
语法：use select|poll|epoll|kqueue等；

说明：可在编译时选择/不选择某种支持：

--with-select_module、--without-select_module
--with-poll_module、--without-poll_module

3.4 http块指令-初级

3.4.1 定义MIME-Type

Nginx基于response所带的文件后缀名在mime.types的表中查找并带上相应的Header响应request，这样浏览器就知道response所带的数据类型是什么，从而决定如何处理；

在Nginx的配置文件中，默认有两行配置：

include mine.types; # 引入conf文件夹下的文件后缀及请求头的mapping
default_type application/octet-stream; # 如果未匹配后缀名，则默认为普通文件流处理

default_type：配置Nginx响应前端请求默认的MIME类型；

默认值：default_type text/plain:
语法：default_type mime-type;
说明：可在http块、server块、location块中使用；

实现-Nginx返回简单的文本字符串或者json字符串

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    ...
    server { 
        listen       80;
        server_name  localhost;
        ...
        location /msg {  # 定义当访问的路径匹配/msg时，执行当前location块
            default_type text/html; # 设置默认的response头部为text/html
            return 200 "this is a simple msg from nginx";
        }
        location /json { # 定义当访问的路径匹配/json时，执行当前的location块
            default_type application/json; # 设置默认的response头部为application/json;
            return 200 '{"name":"Bruce", "age":"18"}';
        }
    }
}

访问https://ip/msg 和 http://ip/json会有相应的返回

3.4.2 定义服务日志

Nginx中日志的类型分为access.log-正常访问日志记录与error.log-记录nginx运行时的错误信息;

Nginx支持对服务日志的格式、大小、输出等进行设置，需要用到两个指令：

access_log：用来设置用户访问日志的相关属性；

默认值：access_log logs/access.log combined;
语法：access_log path [format [buffer=size] [flush=5s]]; 如不想启用可以设置access_log off;
说明：可以在http块、server块、location块中使用；
注意：error_log指定与access_log相同；

log_format：用来定义日志输出的格式，由access_log中的format来调用，不调用不生效；

默认值：log_format combined "..."；
语法：log_format name [escape=default|json|none] string...；
说明：仅可在http块中；

实现-自定义Nginx的日志格式，并将日志文件输出到msg，日志必须满32K且5s强制存盘

...
http {
    ...
    # $xxx - 是nginx内部的宏变量，有很多可以在定义日志时调用；
    log_format brucelog 'Bruce defined: $remote_addr - $request - $status - $bytes_sent';
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
      			# 访问日志的format使用brucelog， buffer设置32K，flush时间设置为5s；
            access_log logs/bruce.log brucelog buffer=32K flush=5s; 
            ...
        }
			  ...
    }
}

3.4.3 http块中其他常见指令

sendfile：是否使用Linux中的sendfile()来传输文件，该值可以大大提高Nginx处理静态资源的性能；

默认值：sendfile off;
语法：sendfile on|off;
说明：可在http块、server块、location块中使用，建议打开；

keepalive_timeout：设置TCP长连接的超时时间，避免长链接过长时间空耗服务器性能；

keepalive可以避免同一客户端多次HTTP请求时，反复创建TCP链接；

默认值：keepalive_timeout 75s;
语法：keepalive_timeout time;
说明：可在http块、server块、location块中使用，根据需要合理调整；

keepalive_request：设置一个TCP长链接可以使用的HTTP请求次数，是timeout的补充；

默认值：keepalive_requests 100；
语法：keepalive_requests num;
说明：可在http块、server块、location块中使用，根据需要合理调整；

3.5 server&location块指令-初级

server块与location块中包含了nginx核心功能的一些设定，需要根据功能来了解，初级只包含默认配置中server&location块中的指令；

...
http {
    ...
    server {
        listen       80; # 监听的端口
        server_name  localhost; # 监听的ip，这两个组成了url访问时的host部分；
        location / { 
            root   html; # 该location块对应的目录；
            index  index.html index.htm; # 仅有/时，返回index对应的资源，多个值从前往后找到一个；
        }
        error_page   500 502 503 504  /50x.html; # 定义这些错误发生时跳转的url路径；
        location = /50x.html { 
            root   html; # 该location对应的根目录，去其中找50x.html资源，找到返回；
        }
    }
}

posted @ 2021-09-02 15:05 FcBlogs 阅读(118) 评论(0) 收藏举报

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