Nginx详解

概述

Nginx是一款高性能的http 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。由俄罗斯的程序设计师Igor Sysoev所开发，官方测试nginx能够支支撑5万并发链接，并且cpu、内存等资源消耗却非常低，运行非常稳定。Nginx 是一款非常强大的 Web 服务器和反向代理服务器，其高效的事件驱动架构使其能够轻松处理高并发请求。通过灵活的配置文件，Nginx 可以满足多种需求，从简单的静态内容服务到复杂的负载均衡和反向代理。广泛用于静态内容服务、负载均衡、反向代理、缓存、以及作为 API 网关等。它以轻量级、高并发、高扩展性著称，能够处理大量的并发连接。

Nginx的特点

高性能：Nginx使用异步、非阻塞事件驱动模型，能够高效地处理大量并发连接，相对于传统的进程或线程模型，Nginx使用更少的内存和CPU资源。
高并发：Nginx的官方测试显示其能够支撑高达5万并发连接，这在同类型的网页服务器中表现突出。
低资源消耗：在3万并发连接下，Nginx开启的10个进程仅消耗约150M内存。
稳定性高：Nginx运行非常稳定，适用于大型高并发网站、在线视频、物联网、云计算等场景。
模块化设计：Nginx的功能通过模块实现，用户可以根据需求加载不同的模块，扩展性好。
丰富的功能：支持HTTP/2、反向代理、负载均衡、缓存、SSL/TLS、WebSocket等。

主要功能

静态内容服务：Nginx 可以非常高效地提供静态文件（如 HTML、CSS、JavaScript、图片等）。由于其事件驱动架构，Nginx 能够处理大量的并发请求，适合高流量的静态内容网站。
反向代理：Nginx 可以作为反向代理，将客户端请求转发到后端服务器（如 Apache、Tomcat、Node.js 等）。Nginx 作为反向代理时可以处理 SSL 终止、负载均衡、缓存等任务。
负载均衡：Nginx 支持多种负载均衡策略，如轮询、加权轮询、IP 哈希等，可以在多台后端服务器之间分发请求，从而提高应用的可用性和扩展性。
缓存：Nginx 支持对静态和动态内容进行缓存，减少后端服务器的压力，提高响应速度。
SSL/TLS 支持：Nginx 能够处理 SSL/TLS 加密连接，提供安全的 HTTPS 服务，并且支持 SNI（Server Name Indication）用于托管多个 SSL 站点。
URL 重写和重定向：Nginx 支持使用正则表达式进行 URL 重写和重定向，这是 SEO 优化和 URL 友好性的重要功能。
访问控制：Nginx 支持基于 IP 地址的访问控制列表（ACL），可以允许或拒绝对特定资源的访问。
Gzip 压缩：Nginx 支持对响应内容进行 Gzip 压缩，减少数据传输量，提高网页加载速度。
WebSocket支持：Nginx也支持WebSocket协议，可用于实时通信应用程序。
访问控制和安全：Nginx可以使用访问控制、基于IP地址的访问限制等来提高服务器的安全性，有效保护Web应用程序和服务器。

Nginx应用场景

http服务器。Nginx是一个http服务可以独立提供http服务。可以做网页静态服务器。
虚拟主机。可以实现在一台服务器虚拟出多个网站。例如个人网站使用的虚拟主机。
反向代理，负载均衡。当网站的访问量达到一定程度后，单台服务器不能满足用户的请求时，需要用多台服务器集群可以使用nginx做反向代理。并且多台服务器可以平均分担负载，不会因为某台服务器负载高宕机而某台服务器闲置的情况。
Nginx因其性能优异、高可靠性、丰富的模块化支持和简单易用等优势，被广泛应用于静态文件服务、反向代理和负载均衡、缓存服务器、SSL加速、WebSocket、访问控制和安全等多种场景。在中国大陆，许多知名网站如百度、京东、腾讯、淘宝等都使用了Nginx作为其Web服务器或反向代理服务器。

Nginx的架构

Nginx采用模块化设计，核心功能和扩展功能都通过模块实现。模块分为核心模块、标准HTTP模块和第三方模块。Nginx的核心架构设计是其高性能和高可用性的关键，主要包括以下部分：
事件驱动模型：基于epoll（Linux）、kqueue（FreeBSD）等高效的I/O多路复用机制，实现事件的高效分发和处理。
Master-Worker进程模型：
Master进程：负责管理Worker进程，处理信号和管理共享资源。
Worker进程：处理实际的请求，每个Worker进程独立处理不同的连接，互不干扰，提高了并发处理能力和稳定性。
Nginx如何处理HTTP请求。
Nginx使用反应器模式。主事件循环等待操作系统发出准备事件的信号，这样数据就可以从套接字读取，在该实例中读取到缓冲区并进行处理。单个线程可以提供数万个并发连接。

什么是域名

域名就是网站。www.baidu.com www.taobao.com www.jd.com
Dns服务器：把域名解析为ip地址。保存的就是域名和ip的映射关系。
一级域名：Baidu.com,Taobao.com,Jd.com
二级域名：www.baidu.com,Image.baidu.com,Item.baidu.com
三级域名：1.Image.baidu.com,Aaa.image.baidu.com
一个域名对应一个ip地址，一个ip地址可以被多个域名绑定。

什么是反向代理

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器。
反向代理服务器决定哪台服务器提供服务。
返回代理服务器不提供服务器
两个域名指向同一台nginx服务器，用户访问不同的域名显示不同的网页内容。
两个域名是www.sian.com.cn和www.sohu.com
nginx服务器使用虚拟机192.168.101.3 
通过在upstream节点里面配置server(主机名+端口号确定唯一主机)实现反向代理;

什么是负载均衡高可用

nginx作为负载均衡器，所有请求都到了nginx，可见nginx处于非常重点的位置，如果nginx服务器宕机后端web服务将无法提供服务，影响严重。为了屏蔽负载均衡服务器的宕机，需要建立一个备份机。主服务器和备份机上都运行高可用（High Availability）监控程序，通过传送诸如“I am alive”这样的信息来监控对方的运行状况。当备份机不能在一定的时间内收到这样的信息时，它就接管主服务器的服务IP并继续提供负载均衡服务；当备份管理器又从主管理器收到“I am alive”这样的信息时，它就释放服务IP地址，这样的主服务器就开始再次提供负载均衡服务。
Nginx的负载均衡和高可用
通过keepalived+Nginx实现Nginx的高可用和负载均衡

Nginx 配置文件详解

Nginx 的配置文件通常位于 /etc/nginx/nginx.conf，它采用层次化结构，通过块（block）来组织配置项。以下是一个典型的 Nginx 配置文件示例，
Nginx的配置文件nginx.conf位于其安装目录的conf目录下。
nginx.conf由多个块组成，最外面的块是main，main包含Events和HTTP，HTTP包含upstream和多个Server，Server又包含多个location：具体结构如下所示
全局配置

user www-data;  # Nginx 运行的用户
worker_processes auto;  # Nginx 进程数，auto 表示自动选择，通常为 CPU 核心数
error_log /var/log/nginx/error.log warn;  # 错误日志路径和级别
pid /var/run/nginx.pid;  # PID 文件位置
#事件模块配置
events {worker_connections 1024;  # 每个 worker 进程的最大连接数use epoll;  # 使用 epoll 事件驱动模型（Linux 下高效模型）
}
#HTTP 模块配置
http {include /etc/nginx/mime.types;  # 文件扩展名与 MIME 类型映射表default_type application/octet-stream;  # 默认 MIME 类型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 /var/log/nginx/access.log main;  # 访问日志sendfile on;  # 开启高效文件传输模式keepalive_timeout 65;  # 长连接超时时间gzip on;  # 开启 Gzip 压缩gzip_disable "msie6";  # 禁用 IE6 的 gzip# 虚拟主机配置server {listen 80;  # 监听端口server_name example.com www.example.com;  # 服务器名称（域名）root /var/www/html;  # 网站根目录index index.html index.htm;  # 默认首页文件# 重写规则location / {try_files $uri $uri/ =404;}# 静态文件缓存设置location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {expires 30d;access_log off;}# 反向代理设置location /api/ {proxy_pass http://backend_server;  # 后端服务器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;location = /404.html {root /usr/share/nginx/html;internal;}# SSL 配置示例（仅供参考）listen 443 ssl;ssl_certificate /etc/ssl/certs/example.com.crt;ssl_certificate_key /etc/ssl/private/example.com.key;ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3;ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;}
}

########### 每个指令必须有分号结束。#################
#user administrator administrators;  #配置用户或者组，默认为nobody nobody。
#worker_processes 2;  #允许生成的进程数，默认为1
#pid /nginx/pid/nginx.pid;   #指定nginx进程运行文件存放地址
error_log log/error.log debug;  #制定日志路径，级别。这个设置可以放入全局块，http块，server块，级别以此为：debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
events {accept_mutex on;   #设置网路连接序列化，防止惊群现象发生，默认为onmulti_accept on;  #设置一个进程是否同时接受多个网络连接，默认为off#use epoll;      #事件驱动模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventportworker_connections  1024;    #最大连接数，默认为512
}
http {include       mime.types;   #文件扩展名与文件类型映射表default_type  application/octet-stream; #默认文件类型，默认为text/plain#access_log off; #取消服务日志log_format myFormat '$remote_addr–$remote_user [$time_local] $request $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $http_x_forwarded_for'; #自定义格式access_log log/access.log myFormat;  #combined为日志格式的默认值sendfile on;   #允许sendfile方式传输文件，默认为off，可以在http块，server块，location块。sendfile_max_chunk 100k;  #每个进程每次调用传输数量不能大于设定的值，默认为0，即不设上限。keepalive_timeout 65;  #连接超时时间，默认为75s，可以在http，server，location块。upstream mysvr {server 127.0.0.1:7878;server 192.168.10.121:3333 backup;  #热备}error_page 404 https://www.baidu.com; #错误页server {keepalive_requests 120; #单连接请求上限次数。listen       4545;   #监听端口server_name  127.0.0.1;   #监听地址location  ~*^.+$ {       #请求的url过滤，正则匹配，~为区分大小写，~*为不区分大小写。#root path;  #根目录#index vv.txt;  #设置默认页proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表deny 127.0.0.1;  #拒绝的ipallow 172.18.5.54; #允许的ip}}
}

Nginx配置文件各个模块说明

1. 全局块：配置影响nginx全局的指令。一般有运行nginx服务器的用户组，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，允许生成worker process数等。
2. events块：配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。有每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，是否允许同时接受多个网路连接，开启多个网络连接序列化等。
3. http块：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。如文件引入，mime-type定义，日志自定义，是否使用sendfile传输文件，连接超时时间，单连接请求数等。
4. server块：配置虚拟主机的相关参数，一个http中可以有多个server。
5. location块：配置请求的路由，以及各种页面的处理情况。
   user www-data;：指定 Nginx 运行的用户。
   worker_processes auto;：指定工作进程的数量。一般设为 CPU 的核心数或自动检测。
   事件模块
   worker_connections 1024;：指定每个工作进程可以同时处理的最大连接数。
   use epoll;：指定使用 epoll 事件模型（适用于 Linux 系统）。
   HTTP 模块
   include /etc/nginx/mime.types;：包含 MIME 类型文件，用于文件类型识别。
   log_format 和 access_log：配置访问日志的格式和位置。
   sendfile on;：启用高效的文件传输机制。
   keepalive_timeout 65;：保持连接的超时时间（秒）。
   gzip on;：启用 Gzip 压缩。
   虚拟主机（server block）
   server：定义一个虚拟主机，Nginx 可以通过配置多个 server 块来管理多个站点。
   listen 80;：监听端口号，80 为默认的 HTTP 端口。
   server_name example.com www.example.com;：指定主机名称（域名），支持多个名称。
   root /var/www/html;：指定网站的根目录。
   index index.html index.htm;：定义默认的主页文件。
   location 块
   location /：配置处理根路径请求的规则，try_files $uri $uri/=404;表示尝试访问URI，若文件不存在则返回404。location\ast \dot{(}jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$：为特定文件类型（如图片、CSS、JS）设置缓存期限，并关闭访问日志。
   location /api/：定义反向代理规则，将 /api/ 路径的请求转发到后端服务器。
   错误页面
   error_page 404 /404.html;：指定自定义的 404 错误页面。
   SSL 配置
   listen 443 ssl;：监听 443 端口并启用 SSL。
   ssl_certificate 和 ssl_certificate_key：指定 SSL 证书和密钥文件。
   ssl_protocols 和 ssl_ciphers：配置支持的 SSL/TLS 协议和加密算法。
   常用命令
   启动 Nginx：sudo systemctl start nginx
   停止 Nginx：sudo systemctl stop nginx
   重启 Nginx：sudo systemctl restart nginx
   重新加载配置：sudo systemctl reload nginx
   检查配置文件语法：sudo nginx -t

Nginx实现多端口服务

众所周知，一个Tomcat只能绑定一个端口，但是一个Nginx服务却可以通过配置不同端口，来支持不同的访问，具体步骤如下所示：
复制Nginx自带的html文件夹，并命名为html2，作为一个单独的访问路径，如下所示：

Nginx实现多域名服务

在网络世界中，域名方便用户记忆及传播，且拥有有特殊的含义，代表一个独一无二的服务。Nginx可以通过配置不同的域名来区分不同的服务，如下所示：
复制Nginx自带的html文件夹，并命名为html3，作为一个单独的访问路径，如下所示：

uptream负载均衡常用配置项说明

很多大型的网站中，ngixn常常作为反向代理sever负载上游web server结合高可用机制构建一个大型web集群，而要通过nginx构建这样的一个集群，必然少不来nginx一个很重要的模块：负载均衡模块（upstream），如下所示为nginx负载均衡配置项介绍。
upstream 块配置项说明
语法：upstream name {…} //指定负载均含name（名称）
配置块：http
upstream块定义了一个上游服务器的集群，便于反向代理中的proxy_pass使用。例如：
upstream backend {
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
server {
location / {
proxy_pass http://backend;
}
}
1.2 server 块配置项说明
语法：server name [parameters];
配置块：upstream
server配置项指定了一台上游服务器的名字，这个名字可以是域名、IP地址端口、UNIX句柄等，在其后还可以跟下列参数:
weight=number：设置向这台上游服务器转发的权重，默认为1。
max_fails=number：该选项与fail_timeout配合使用，指在fail_timeout时间段内，如果向当前的上游服务器转 发失败次数超过number，则认为在当前的fail_timeout时间段内这台上游服务器不可用。max_fails默认为1，如果设置为0，则表示 不检查失败次数。
fail_timeout=time：fail_timeout表示该时间段内转发失败多少次后就认为上游服务器暂时不可用，用于优化反向代理功能。它与向上游服务器建立连接的超时时间、读取上游服务器的响应超时时间等完全无关。fail_timeout默认为10秒。
down：表示所在的上游服务器永久下线，只在使用ip_hash配置项时才有用。
backup：在使用ip_hash配置项时它是无效的。它表示所在的上游服务器只是备份服务器，只有在所有的非备份上游服务器都失效后，才会向所在的上游服务器转发请求。
例如
upstream backend {
server backend1.example.com weight=5;
server 127.0.0.1:8080 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server unix:/tmp/backend3;
}

proxy_pass中url末尾带/与不带/的区别

注意：当location为正则表达式匹配模式时，proxy_pass中的url末尾是不允许有"/"的，因此正则表达式匹配模式不在讨论范围内。
测试地址：http://192.168.171.129/test/tes.jsp

场景一：

location ^~ /test/ {proxy_pass http://192.168.171.129:8080/server/;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/server/tes.jsp场景二：
location ^~ /test {proxy_pass http://192.168.171.129:8080/server/;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/server//tes.jsp场景三：
location ^~ /test/ {proxy_pass http://192.168.171.129:8080/;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/tes.jsp场景四：
location ^~ /test {proxy_pass http://192.168.171.129:8080/;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080//tes.jsp

proxy_pass配置中url末尾不带/时，如url中不包含path，则直接将原uri拼接在proxy_pass中url之后；如url中包含path，则将原uri去除location匹配表达式后的内容拼接在proxy_pass中的url之后
测试地址：http://192.168.171.129/test/tes.jsp
场景一：

 location ^~ /test/{proxy_pass http://192.168.171.129:8080/server;}代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/servertes.jsp
场景二：
location ^~ /test {proxy_pass http://192.168.171.129:8080/server;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/server/tes.jsp场景三：
location ^~ /test/ {proxy_pass http://192.168.171.129:8080;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/test/tes.jsp场景四：
location ^~ /test {proxy_pass http://192.168.171.129:8080;
}
代理后实际访问地址：http://192.168.171.129:8080/test/tes.jsp

nginx比apache的优点

nginx 相对 apache 的优点:
1)轻量级，同样起 web 服务，比 apache 占用更少的内存及资源
2)抗并发，nginx 处理请求是异步非阻塞的，而 apache 则是阻塞型的，在高并发下 nginx 能保持
3)低资源低消耗高性能
4)高度模块化的设计，编写模块相对简单
5)社区活跃，各种高性能模块出品迅速啊
apache 相对 nginx 的优点:
1)rewrite，比 nginx 的 rewrite 强大
2)模块超多，基本想到的都可以找到
3)少 bug，nginx 的 bug 相对较多
4)超稳定,一般来说，需要性能的 web 服务，用 nginx 。 如果不需要性能只求稳定，那就 apache 吧。

Nginx 反向代理为什么能够提升服务器性能

对于后端是动态服务来说，比如 Java 和 PHP。这类服务器(如 JBoss 和 PHP-FPM)的 IO 处理能力往往不高。
Nginx 有个好处是它会把 Request 在读取完整之前 buffer 住，这样交给后端的就是一个完整的 HTTP 请求，从而提高后端的效率，而不是断断续续的传递(互联网上连接速度一般比较慢)。 同样，Nginx 也可以把response 给 buffer 住，同样也是减轻后端的压力。

Nginx 多进程模型是如何实现高并发的

进程数与并发数不存在很直接的关系。这取决取 server 采用的工作方式。如果一个 server 采用一个进程负责一
个 request 的方式，那么进程数就是并发数。那么显而易见的，就是会有很多进程在等待中。等什么？最多的应该是等待网络传输。
Nginx 的异步非阻塞工作方式正是利用了这点等待的时间。在需要等待的时候，这些进程就空闲出来待命了。因
此表现为少数几个进程就解决了大量的并发问题。
apache 是如何利用的呢，简单来说：同样的 4 个进程，如果采用一个进程负责一个 request 的方式，那么，同时进来 4 个 request 之后，每个进程就负责其中一个，直至会话关闭。期间，如果有第 5 个 request 进来了。就无法及时反应了，因为 4 个进程都没干完活呢，因此，一般有个调度进程，每当新进来了一个 request，就新开个进程来处理。
nginx 不这样，每进来一个 request，会有一个 worker 进程去处理。但不是全程的处理，处理到什么程度呢？处理到可能发生阻塞的地方，比如向上游（后端）服务器转发 request，并等待请求返回。那么，这个处理的 worker 不会这么傻等着，他会在发送完请求后，注册一个事件：“如果 upstream返回了，告诉我一声，我再接着干”。于是他就休息去了。此时，如果再有 request 进来，他就可以很快再按这种方式处理。而一旦上游服务器返回了，就会触发这个事件， worker 才会来接手，这个 request 才会接着往下走。由于 web server 的工作性质决定了每个 request 的大部份生命都是在网络传输中，实际上花费在 server 机器上的时间片不多。这是几个进程就解决高并发的秘密所在。webserver 刚好属于网络 io 密集型应用，不算是计算密集型。异步，非阻塞，使用 epoll，和大量细节处的优化。也正是 nginx 之所以然的技术基石。