Nginx学习笔记
Nginx学习笔记
1、简介
Nginx是一款占用内存少、并发数高的高性能服务器，在国内应用广泛。用作Web开发而言，应用较多的大致是：反向代理、负载均衡、动静分离、高可用这几个方向。
2、代理
正向代理
正向代理是位于客户端和目标服务器之间的中介，客户端通过代理服务器发送请求，代理服务器将请求转发到目标服务器，并将响应返回给客户端
客户端：客户端知道代理服务器的存在，并通过它访问网络
隐私保护：目标服务器不知道实际的客户端信息
用途：多用于突破网络限制，访问被屏蔽的网站，例如：VPN（FQ用的或者公司的VPN）
反向代理
反向代理位于目标服务器和客户端之间中介，客户端发送请求到反向代理服务器，反向代理将请求根据要求转发到对应的 目标服务器，并将响应返回给客户端
负载均衡：反向代理可以将请求按规则分发到多台目标服务器上，实现负载均衡
客户端：客户端并不知道反向代理服务器的存在，客户端只发送请求，反向代理对客户端是无感的
隐私保护：可以隐藏目标服务器内部的真是地址，提高安全性
用途：常用于提高性能、安全性、可维护性等
总结：
正向代理：客户端知道并使用代理来访问外部资源。
反向代理：客户端不知情，所有请求先经过代理服务器，然后代理服务器再根据配置的规则将其转发到内部的目标服务器。
反向代理示例：
# HTTP代理HTTP
server {
# 用于表示当前server块监听80端口
listen 80;
# 用于指定服务器域名或者IP，当客户端请求的Host头部和server_name中的任意一个值匹配时，Nginx将使用此server块来处理请求
server_name mystudy.com;
# listen和server_name的关系
# listen决定了监听哪个端口，server_name决定了请求哪个Host，一个listen可以对应多个server_name，但一个server必须包含至少一个listen
location / {
proxy_pass http://localhost:3000; # 将请求转发到后端服务器
proxy_set_header Host $host; # 设置请求头
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # 获取真实IP
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 获取转发的IP
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme; # 获取协议类型
}
location /api {
proxy_pass http://localhost:3001; # 将请求转发到后端服务器
proxy_set_header Host $host; # 设置请求头
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # 获取真实IP
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 获取转发的IP
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme; # 获取协议类型
}
location /api/user/ {
proxy_pass http://localhost:3002; # 将请求转发到后端服务器
proxy_set_header Host $host; # 设置请求头
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # 获取真实IP
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # 获取转发的IP
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme; # 获取协议类型
}
# 代理WebSocket连接
location /websocket {
proxy_pass http://backend:8080/websocket;
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
proxy_set_header Connection "upgrade";
}
}
# HTTPS代理到HTTP
server {
listen 443 ssl;
server_name myhttpsstudy.com;
# HTTPS需要指定的 SSL/TLS 证书和私钥的路径
ssl_certificate /path/to/your/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/your/private.key;
location / {
proxy_pass https://backend:8443; # 后端 HTTPS 端口
proxy_set_header Host $host; # 设置请求头
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # 获取真实IP
proxy_set_header X-Forwarded-Proto https; # 用于告知服务器当前请求是HTTPS的
}
}
#将HTTP和HTTPS的请求都代理到同一个后端服务器上
# HTTP的代理块，它会将请求重定向到HTTPS
server {
listen 80;
server_name example.com;
return 301 https://$server_name$request_uri; # 将 HTTP 重定向到 HTTPS
}
# HTTPS的代理块，将请求转发到后端服务器
server {
listen 443 ssl;
server_name example.com;
ssl_certificate /path/to/your/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/your/private.key;
location / {
proxy_pass http://backend:8080;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-Proto https;
}
}
# HTTPS反向代理到HTTPS
server {
listen 443 ssl;
server_name mystudy.com;
ssl_certificate /path/to/your/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/your/private.key;
location / {
proxy_pass https://backend:8443; # 后端 HTTPS 端口
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-Proto https;
}
}
3、负载均衡
负载均衡是把来自客户端的请求按照预先配置的负载均衡算法，转发到不同的后端服务器上，这种方式使得单台服务器不会过载，从而提高整体响应速度和系统的可靠性。Nginx作为反向代理服务器，广泛的应用于实现负载均衡。
负载均衡算法：
轮询：依次将每个请求分配给后端的服务器
加权轮询：根据服务器的性能权重（可配置）来分发请求，权重高的服务器会接收到更多的请求
最少连接：将请求发送到当前连接数最少的后端服务器上，适合处理长连接的场景
IP哈希：通过对客户端的IP地址进行哈希计算，求得哈希值，根据哈希值来确定请求的目标服务器，适合需要会话保持（固定的用户每次都请求到固定的服务器上）的应用
健康检查：
Nginx可以定期对后端服务器进行健康检查，以确保只有健康的服务器才能接收到请求，如果某台服务器不可用，Nginx则不会向其分发请求而是将请求分发到健康的服务器上
故障转移：
Nginx可以在某个后端服务器出现故障时，迅速的将流量切换至其它正常运转的服务器上，以保证系统的可靠性
配置示例：
# 这是一个结合了均在均衡和反向代理的nginx配置示例
#让 Nginx 自动决定工作进程数量
worker_processes auto;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
# 在HTTP块中定义三个upstream并增加权重参数
# health_check用于开启nginx的健康检查功能并定义参数，当某台服务器不可用时，Nginx将不会将请求转发到该服务器上
# product_servers代表产品
upstream product_servers {
server product-server-1:8080 weight=2;
server product-server-2:8080 weight=2;
server product-server-3:8080 weight=1;
server product-server-4:8080 backup; # 备用服务器，只有当其他服务器都不可用时才使用
health_check interval=5s timeout=1s fail_timeout=10s; # 健康检查
}
# cart_servers代表购物车
upstream cart_servers {
server cart-server-1:8081;
server cart-server-2:8081;
health_check interval=5s timeout=1s fail_timeout=10s;
}
# order_servers代表订单
upstream order_servers {
server order-server-1:8082;
server order-server-2:8082;
health_check interval=5s timeout=1s fail_timeout=10s;
}
server {
listen 80;
server_name myshop.com;
# 以下三个localtion是三个常见的反省代理示例
# proxy_pass指向了upstream负载均衡块来实现反向代理
# upstream块中包含了多个后端服务的地址，也指定了负载均衡算法
location /product {
proxy_pass http://product_servers;
}
location /cart {
proxy_pass http://cart_servers;
}
location /order {
proxy_pass http://order_servers;
}
# 基于请求头的路由，根据不同的请求头来指向不同的upstream负载均衡块
location /api {
if ($http_x_api_version = "v1") {
proxy_pass http://product_servers;
}
if ($http_x_api_version = "v2") {
proxy_pass http://order_servers;
}
}
# 基于 URI 的路由，更精确的控制，开启了基本的Basic Auth身份认证
location ~ ^/admin/(.*) {
proxy_pass http://order_servers;
auth_basic "Restricted Area";
auth_basic_user_file /etc/nginx/.htpasswd; # 需要配置.htpasswd文件
}
# 默认路由
location / {
proxy_pass http://product_servers;
}
# 其他配置...
}
}
4、动静分离
动静分离，意如其名，是将静态资源和动态资源分离处理，用于提高网站性能和可维护性。
动态内容：通常指需要通过后端服务器生成的内容，这些内容通常需要实时计算和处理才能得出结果。例如：数据库查询结果、用户数据等等。
静态内容：固定不变的内容，例如：图片、CSS、HTML、JS文件等。一般使用专门的服务器来处理和存放静态资源，例如：托管子Nginx或者CDN上
优势：
1、性能提升：静态文件可以直接从静态服务器获取，减轻了后端服务器的负担
2、易于缓存：静态内容可以进行缓存，提升响应速度，减少资源访问次数
3、可扩展性：可以独立的扩展静态和动态服务器，两者互不影响
4、安全性：就动态处理和静态资源分离，可以降低被攻击的范围，减少攻击面
注意：
动静分离之后会产生跨域问题，这个也可以通过Nginx反向代理解决
配置示例：
worker_processes auto;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
# 静态资源服务器地址，替换为你的实际地址
upstream static_server {
server static-server-ip:80; # 你的静态资源服务器IP和端口
# 可以添加多个服务器，实现高可用
# server static-server-ip2:80;
# server static-server-ip3:80;
}
# 应用服务器地址，替换为你的实际地址
upstream app_server {
server app-server-ip:9000; # 你的应用服务器IP和端口，通常是PHP-FPM监听的端口
# 可以添加多个服务器，实现高可用
# server app-server-ip2:9000;
# server app-server-ip3:9000;
}
server {
listen 80;
server_name yourdomain.com www.yourdomain.com;
# 设置缓存，提高性能
location ~* \.(js|css|jpg|jpeg|png|gif|ico|svg|woff|woff2|ttf|eot)$ {
proxy_pass http://static_server;
proxy_cache static_cache;
proxy_cache_valid 200 302 1h; # 缓存有效期为1小时
proxy_cache_valid any 1m; # 其他状态码缓存1分钟
proxy_cache_use_stale error timeout invalid_header updating http_500 http_502 http_503 http_504; # 缓存失效时使用旧缓存
add_header Cache-Control public; # 允许浏览器缓存
expires 1h; # 设置浏览器缓存有效期为1小时
}
# 处理动态请求
location / {
proxy_pass http://app_server;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}
# 错误页面
error_page 404 /404.html;
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /404.html {
root /var/www/html;
}
location = /50x.html {
root /var/www/html;
}
}
# 缓存配置
proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=static_cache:10m inactive=1d;
}
5、高可用
Nginx的高可用需要以来keepalive，这么做是为了防止单台Nginx故障时导致的访问故障，将多台Nginx串联在一起，但每个nginx都有自己的ip，怎么将他们统一呢？这个时候就要引入虚拟ip的概念，nginx会在keepalive中配置一个虚拟ip将他们串联在一起，keepalive会监测同一虚拟ip下nginx的状态，如果其中某台nginx出现故障则停止对他发放用户请求。
6、Nginx工作原理
Nginx 的工作原理可以概括为一个基于事件驱动的、异步的、非阻塞的架构。它通过一个主进程和多个工作进程来处理请求，高效地利用系统资源，实现高并发处理能力。 下面我们逐步分解其工作机制：
1、主进程 (master process):
主要职责: 主进程负责读取和解析配置文件，管理工作进程，监控工作进程的运行状态，并在必要时重启或替换工作进程。它本身不处理任何客户端请求。
举个例子：主进程就像开发组长一样，在获取产品经理的需求后（读取和解析配置文件）将需求拆分并同步给组内成员（创建工作进程），并在每天下班前开会要求组员汇报需求进展（监控工作进程的运行状态），如果有特殊情况，例如张三请假了暂时不能继续需求的开发工作，需要将张三的工作分配给李四去完成（重启或替换工作进程）
功能:
加载配置文件。
创建、管理和监控工作进程。
接收信号并进行相应的处理（例如，重新加载配置文件、优雅地关闭服务器）。
处理一些管理任务，例如日志记录。
2、工作进程 (worker process):
主要职责: 工作进程是实际处理客户端请求的进程。 Nginx 使用多进程模型，每个工作进程处理一部分客户端连接。
工作方式: 工作进程采用异步非阻塞的方式处理请求。这意味着一个工作进程可以同时处理多个客户端请求，而不会因为一个请求的阻塞而影响其他请求的处理。 它通过事件机制来管理多个连接，当一个连接有事件发生（例如，数据到达、连接关闭）时，工作进程才会被唤醒处理。
事件驱动: Nginx 使用 epoll (Linux) 或 kqueue (FreeBSD) 等高效的事件驱动机制来监听网络事件。 这些机制允许 Nginx 同时监听大量的客户端连接，而不会造成性能瓶颈。
非阻塞 I/O: Nginx 使用非阻塞 I/O 操作，这意味着当一个 I/O 操作无法立即完成时，不会阻塞工作进程，而是返回一个错误码，工作进程可以继续处理其他请求。 当 I/O 操作完成时，Nginx 会通过事件机制通知工作进程。
举个例子：工作进程相当于普通开发人员，负责获取开发组长拆分的需求（处理请求），根据使用现有工具进行开发（系统调用，例如调用mysql、redis、读取文件等等），当需求开发遇到问题，向组长提出疑问且未得到明确答复前，先去做其它需求（异步非阻塞I/O），当得到明确答复后继续之前的工作
这里有必要说下同步异步，阻塞非阻塞
同步：调用者发起请求后，必须等待被调用者返回结果后才能去处理下一个请求，就像去饭店点菜，必须得等才做好了才能离开
异步：调用者发起请求后，不必等待被调用者返回结果也可以继续执行其它操作，被调用者处理完后会通过某种机制（例如回调函数、事件、信号等）告知调用者，就像点外卖，点完外卖就可以做其它事了，不需要一直等着，只要在外卖送到的时候取餐即可
阻塞：操作执行期间，调用者会被阻塞，直到操作完成，就像排队买火车票，必须排队等候，只有轮到自己了才能买票一样
非阻塞：操作执行期间，调用者不会被阻塞，可以继续执行其它操作，操作完成后通过某种机制将结果告知调用者，就像在12306买火车票一样，不用排队，随时都可以买票，付款结束后等待系统反馈结果即可
请求处理流程:
1、客户端请求: 客户端向 Nginx 发送请求。
2、连接接受: 主进程监听网络端口，接受客户端连接。
3、连接分配: 主进程将连接分配给一个空闲的工作进程。
4、请求处理: 工作进程处理请求，包括解析请求行、请求头、请求体，以及查找相应的资源。
5、资源处理: 如果请求的是静态资源，工作进程直接读取并返回资源；如果请求的是动态资源，工作进程会将请求转发给后端服务器（例如，FastCGI、uWSGI、Tomcat 等）。
6、响应返回: 工作进程将响应返回给客户端。
7、连接关闭: 连接关闭。
7、常用命令
所有Nginx的命令都要在Nginx的目录下执行，可以使用ps -ef | grep nginx 查看nginx的进程和位置
查看当前Nginx的版本号：./nginx -v
启动nginx：./nginx
关闭nginx：./nginx -s stop
重载nginx：./nginx -s reload (用于使新的配置文件生效且不用重启nginx)
7、常用配置
Nginx所有的配置都在conf目录下的nginx.conf文件中进行修改，示例如下：
配置文件由三部分组成：
1、全局块
用于配置全局运行的指令，位于文件开头到events块之前，示例如下：
示例中worker_processes 代表支持的最大并发数，数值越大可以支持的并发处理越多
2、events块
此模块主要涉及指令影响Nginx服务器与用户的网络连接，常用语设置work process喜爱的网络连接进行序列化，是 否允许同时接收多个网络连接，以及work process可以同时支持的最大连接数，这部分配置对nginx的性能影响很大，在实际应用 中应当灵活配置，上述全局块的示例图中的work_connections 1024代表着work process最大连接数是1024
3、http块
此部分是Nginx中配置最频繁的部分，包含了代理、缓存、日志等等绝大多数功能和第三方模块都在这里进行配置，需要注意，在http块中包含了http全局块、server块两部分。常见的反向搭理、负载均衡、动静分离、高可用都需要在此模块中来配置。
浙公网安备 33010602011771号