nginx 详解 - 技术栈

1 nginx是什么

nginx是由俄罗斯人发明的一款高性能的web服务器，它同早期的Apache，IIS，Lighttpd等都具有web服务器的功能，能够发布网站代码等资源，为用户提供信息资讯。但是nginx的功能不单单只是做为web服务器，它还可以用来做反向代理和负载均衡服务器，并且整体性能非常强大，在web前端服务器目前是企业的首选。

Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器

2 nginx能做什么

2.1 nginx可以做反向代理

nginx的反向代理是nginx的是个非常重要的功能，它可以隐藏后端服务器的数量，并且保证后端服务器免受攻击

2.2 nginx可以做负载均衡

nginx的负载均衡其实是反向代理的延伸，当单台后端服务器无法处理前端庞大的请求时，可以为后端多准备几台服务器，共同分摊流量，这就是负载均衡，也叫均衡负载

2.3 nginx可以做域名重定向

重定向也是web服务器非常重要的功能，我来举一个例子：假设你们公司现在有一个域名，很多老用户已经习惯了是这个域名来访问你们的网站。但是你们公司经过改造，需要更换域名，这时就会面临丢失很多老用户的问题。那么这个问题通过nginxd的重定向就可以解决，我们只需要把访问老域名的流量重定向新域名就可以了。这个技术的实战，运维朱工会在后面通过实例演示。

除了做域名重定向，还有内部重定向，比如用户访问到没有的资源，我们希望给用户返回指导用户或者首页。这时，就可以写内部重定向实现了。

2.4 nginx可以做动静分离

nignx的动静分离其实也是nginx的反向代理的功能，只是它很强大和特别，所以一般单独拿出来说。因为nginx处理静态资源的能力非常强，效率非常高。所以很多时候，我们会将用户请求的静态资源直接交由nginx代理服务器处理，然后把动态的应用程序代理到后端，给应用服务器处理，以此来提高用户体验。

2.5 其他功能

nginx还有很多强大的功能，比如做缓存服务器，邮件代理服务器，还可以做微服务网关等。所以这么一个强大的服务应用

3 nginx的优点

3.1 速度更快并发更高

单次请求或者高并发请求的环境下，Nginx都会比其他Web服务器响应的速度更快。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比其他Web服务器更快的响应请求。Nginx之所以有这么高的并发处理能力和这么好的性能原因在于Nginx采用了多进程和I/O多路复用(epoll)的底层实现。

3.2 配置简单扩展性强

Nginx的设计极具扩展性，它本身就是由很多模块组成，这些模块的使用可以通过配置文件的配置来添加。这些模块有官方提供的也有第三方提供的模块，如果需要完全可以开发服务自己业务特性的定制模块。

3.3 高可靠性

Nginx采用的是多进程模式运行，其中有一个master主进程和N多个worker进程，worker进程的数量我们可以手动设置，每个worker进程之间都是相互独立提供服务，并且master主进程可以在某一个worker进程出错时，快速去"拉起"新的worker进程提供服务。

3.4 热部署

现在互联网项目都要求以7*24小时进行服务的提供，针对于这一要求，Nginx也提供了热部署功能，即可以在Nginx不停止的情况下，对Nginx进行文件升级、更新配置和更换日志文件等功能。

3.5 成本低代码开源

3.6 配置简单

4 nginx的缺点

4.1 Nginx仅能支持http、https和Email协议，这样就在适用范围上面小些，这个是它的缺点

4.2 对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测

4.3 不支持Session的直接保持，但能通过ip_hash来解决。

5 nginx目录文件说明

5.1 conf目录

存放nginx配置文件的目录

fastcgi.conf：存放fastcgi 相关的配置
fastcgi.conf.default：fastcgi.conf 的原始备份文件，用于还原
fastcgi_params：fastcgi 相关参数文件
fastcgi_params.default：fastcgi_params 的原始备份文件，用于还原
koi-utf：编码转换映射文件
koi-win：编码转换映射文件
mime.types：存放媒体资源的类型，例如：xml、html、css
mime.types.default：mime.types 的原始备份文件，用于还原
nginx.conf：nginx 默认主配置文件
nginx.conf.default：nginx.conf 的原始备份文件，用于还原
scgi_params：与fastcgi_params一样，传递哪些服务器的变量
scgi_params.default：scgi_params 的原始备份文件，用于还原
uwsgi_params：服务器和服务端应用程序的通信协议，规定了怎么把请求转发给应用程序和返回
uwsgi_params.default：uwsgi_params 的原始备份文件，用于还原
win-utf：编码转换映射文件

5.2 fastcgi_temp目录

fastcgi_temp：临时存放fastcgi 数据的目录

5.3 html目录

网站的根目录，访问的网站页面信息都存放在这个目录下

50x.html：网站的错误页面，所以500的错误页面
idnex.html：默认首页

5.4 logs目录

access.log：访问日志，记录访问 nginx 页面的信息，包括IP地址、谁来访问的、访问的页面、响应状态码等
error.log：错误日志，nginx 的错误文件，启动错误，就看这个日志
nginx.pid：nginx 的 pid 进程号

5.5 proxy_temp目录

proxy_temp：代理的数据临时存放的目录

5.6 sbin目录

nginx：nginx启动命令

6 nginx.conf文件详解

nginx.conf文件主要分为三部分组成

6.1全局块：

从配置文件开始到events块之间的内容，主要会配置一些影响nginx服务器整体运行的配置指令，主要包括配置运行nginx服务器的用户（组）、允许生成的worker process数，进程PID存放路径、日志存放路径和类型以及配置文件的引入等。

比如文件第一行的配置的；

Worker_processes   1;  #启动工作进程数数量，一般设置和CPU核心数一致

这是nginx服务器并发处理服务的关键配置，worker_process 值越大，可以支持的并发处理量也越多，但是会受到硬件、软件等设备的制约。

6.2 events块：

比如文件中的配置:

events{ 复制代码

events{
     worker_connectiaons  1024;  #设置单个nginx工作进程可以接受的最大并发，作为web服务器的时候最大并发数
}

events块涉及的指令主要影响nginx服务器与用户的网络连接，常用的设置包括是否开启对多work process下的网络连接进行序列化，是否允许同时接收多个网络连接，选取哪种事件驱动模型来处理连接请求，每个word process 可以同时支持的最大连接数等。

上述的例子表示每个work process 支持的最大连接数为1024

这部分的配置对nginx的性能影响较大，在实际中应该灵活配置

6.3 htttp块

shell 复制代码

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #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  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}


    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

http块是Nginx服务器配置中的重要部分，缓存、代理和日志格式定义等绝大多数功能和第三方模块都可以在这设置，http块可以包含多个server块，而一个server块中又可以包含多个location块，server块可以配置文件引入、MIME-Type定义、日志自定义、是否启用sendfile、连接超时时间和单个链接的请求上限等。

og_format：指定日志格式
$remote_addr：远程客户端的IP地址
$remote_user：远程客户端用户名称，用于记录浏览者进行身份验证时提供的名字，如登录百度的用户名scq2099yt，如果没有登录就是空白
$time_local: 访问的时间与时区，比如18/Jul/2012:17:00:01 +0800，时间信息最后的"+0800"表示服务器所处时区位于UTC之后的8小时
$request：请求的URI和HTTP协议，这是整个PV日志记录中最有用的信息，记录服务器收到一个什么样的请求
$status：记录请求返回的http状态码，比如成功是200
$body_bytes_sent：发送给客户端的文件主体内容的大小，比如899，可以将日志每条记录中的这个值累加起来以粗略估计服务器吞吐量
$http_referer：记录从哪个页面链接访问过来的（请求头Referer的内容）
$http_user_agent：客户端浏览器信息（请求头User-Agent的内容）
$http_x_forwarded_for：客户端的真实ip，通常web服务器放在反向代理的后面，这样就不能获取到客户的IP地址了，通过
$remote_add拿到的IP地址是反向代理服务器的iP地址。反向代理服务器在转发请求的http头信息中，可以增加 x_forwarded_for信息，用以记录原有客户端的IP地址和原来客户端请求的服务器地址。

location ~ .php$ {
root html;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.ph p;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /scripts$fastcgi_script_name;
include fastcgi.conf;

localtion 字段含义：" ~ " 区分大小写，" .php$ " 转义字符含义，" . " 在正则里面表示任意所有，通过 \ 转义含义，" $ " 以 " .php " 结尾，如果匹配到以" .php " 结尾的文件，进入到 " html " 目录去找它，这个请求通过 " fastcgi_pass " 转交给本地的9000 端口，fastcgi默认的首页是 index.php4

7 配置负载均衡策略

Nginx负载均衡是通过upstream模块来实现的，内置实现了三种负载策略，配置比较简单的。官网负载均衡配置说明：http://nginx.org/en/docs/http/load_balancing.html

轮循（默认）

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，后端服务器宕机时，能被自动删除且请求不会受影响
weight权重

指定轮询概率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况，权重越高被访问的概率就越大
ip hash

每个请求被访问ip的hash结果分配，这样每个访客访客固定访问一个后端服务器
fair

动态根据后端服务器处理请求的响应时间来进行负载分配，响应时间短的优先分配，时间长的分配的请求会减少，nginx服务默认不支持这个算法，需要安装upstream_fair模块
url_hash

根据访问的UPL计算出的hash结果来分配请求，每个请求会指向固定的服务器，常用于nginx作为静态资源服务器的场景，可以提高缓存效率，nginx服务默认不支持这个算法，需要安装nginx的hash软件包

7.1 轮询配置(默认)

http {
    # ... 省略其它配置
    upstream tomcats {
        server 192.168.0.100:8080;
        server 192.168.0.101:8080;
        server example.com:8080;
    }
    server {
        listen 80;

        location / {
            proxy_pass http://tomcats;
        }
    }
    # ... 省略其它配置
}

proxy_pass http://tomcats：表示将所有请求转发到tomcats服务器组中配置的某一台服务器上。
upstream模块：配置反向代理服务器组，Nginx会根据配置，将请求分发给组里的某一台服务器。tomcats是服务器组的名称。
upstream模块下的server指令：配置处理请求的服务器IP或域名，端口可选，不配置默认使用80端口。通过上面的配置，Nginx默认将请求依次分配给100，101，102来处理，可以通过修改下面这些参数来改变默认的分配策略：

7.2 权重weight

默认为1，将请求按照权重值配置分配给每台server

下面配置，表示6次请求中，100分配2次，101分配3次，102分配1次

upstream tomcats {
    server 192.168.0.100:8080 weight=2;  # 2/6次
    server 192.168.0.101:8080 weight=3;  # 3/6次
    server 192.168.0.102:8080 weight=1;  # 1/6次
}

upstream tomcats {
    server 192.168.0.100:8080 weight=2 max_fails=3 fail_timeout=15;
    server 192.168.0.101:8080 weight=3;
    server 192.168.0.102:8080 weight=1;
}

max_fails 参数

默认为1。某台Server允许请求失败的次数，超过最大次数后，在fail_timeout时间内，新的请求将不会分配给这台机器。如果设置为0，Nginx会将这台Server置为永久无效状态，然后将请求发给定义了proxy_next_upstream, fastcgi_next_upstream, uwsgi_next_upstream, scgi_next_upstream, and memcached_next_upstream指令来处理这次错误的请求。
fail_timeout 参数

默认为10秒。某台Server达到max_fails次失败请求后，在fail_timeout期间内，nginx会认为这台Server暂时不可用，不会将请求分配给它

7.3 ip hash配置

ip_hash是根据用户请求过来的ip，然后映射成hash值，然后分配到一个特定的服务器里面；
使用ip_hash这种负载均衡以后，可以保证用户的每一次会话都只会发送到同一台特定的Tomcat里面，它的session不会跨到其他的tomcat里面去的；
每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。

**注意：**如果有服务器宕机则需要单独的使用 down 标识出来，不能直接删除配置代码，如果删除会导致nginx的hash算法重新计算，那么用户的回话或者缓存会失效掉，所以如果不需要这台服务器直接修改为 down 即可，也就是 server 192.168.0.102:8080 down;

upstream tomcats {
	ip_hash;
    server 192.168.0.100:8080;
    server 192.168.0.101:8080;
    server 192.168.0.102:8080 down;
}

8 响应码说明

HTTP响应状态码

100-199：指客户端的响应动作

200-299：响应成功

300-399：文件或者目录发生了移动

400-499：客户端的错误

500-599：服务端的错误
常见的响应状态码

200：OK，访问成功

301：Moved，永久跳转，请求的页面已经被重新定义到其他位置

403：Forbidden，禁止访问，权限不够，检测网站根目录的权限

404：Not Found，未找到页面，路径不对、文件名不对、服务器上没有这个路径或者文件

500：Iternal server error，开启selinux 可能会导致

502：Bad Gateway，代理服务器有问题，nginx+php 转发的时候可能会出，转发的后端服务器没有找到，或者转发不对都可能导致这个问题

504：Gateway timeout，网关代理服务器请求后端服务器的时候，没有在指定的范围内完成解析，就会报错504