Nginx代理、缓存与Rewrite

一、正向代理

(一)核心概念与应用场景

正向代理是客户端(如浏览器)的代理，客户端明确配置代理服务器，由代理服务器代为向目标服务器发起请求。其核心作用包括：

突破网络限制：访问被屏蔽的网站或资源。
节省带宽：缓存公共资源(如软件包、镜像文件)，减少重复请求。
隐藏真实IP：客户端通过代理服务器访问目标，隐藏自身IP地址。

(二)Nginx正向代理编译安装(以OpenEuler为例)

1. 安装依赖软件

Nginx编译需要GCC、PCRE、Zlib、OpenSSL等开发包支持：
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[root@localhost ~]# dnf install -y gcc make pcre-devel zlib-devel openssl-devel perl-ExtUtils-MakeMaker git wget tar

2. 创建专用用户与日志目录

为提升安全性，创建非交互式用户nginx，并设置日志目录权限：
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[root@localhost ~]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx
[root@localhost ~]# mkdir -p /var/log/nginx
[root@localhost ~]# chown -R nginx:nginx /var/log/nginx

3. 下载与编译配置

解压Nginx源码(示例版本1.26.3)，并下载支持HTTPS转发的第三方模块ngx_http_proxy_connect_module(若源码已包含则无需下载)：

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[root@localhost ~]# tar zxf nginx-1.26.3_http_proxy.tar.gz
[root@localhost ~]# cd nginx-1.26.3
[root@localhost nginx-1.26.3]# ./configure \
  --prefix=/usr/local/nginx \
  --user=nginx \
  --group=nginx \
  --with-http_ssl_module \
  --with-http_v2_module \
  --with-http_realip_module \
  --with-http_stub_status_module \
  --with-http_gzip_static_module \
  --with-pcre \
  --with-stream \
  --with-stream_ssl_module \
  --with-stream_realip_module \
  --add-module=./ngx_http_proxy_connect_module  # 关键：支持HTTPS转发

关键参数解析：

--add-module：引入第三方模块，解决Nginx默认不支持HTTPS转发的问题。
--with-http_ssl_module：开启HTTPS支持。
--with-stream：支持TCP/UDP四层代理。

编译并安装：

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[root@localhost nginx-1.26.3]# make && make install

4. 创建便捷执行链接
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[root@localhost nginx-1.26.3]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/nginx

(三)验证正向代理

配置客户端(如Windows)的代理IP和端口为Nginx服务器地址，访问任意网站。通过查看Nginx访问日志(/usr/local/nginx/logs/access.log)，可观察到客户端请求经代理转发，实现IP隐藏与流量代理。

二、反向代理

(一)七层代理(HTTP/HTTPS，应用层)

1. 核心功能与场景

负载均衡：将流量分发到多台后端服务器(如Tomcat、Apache)，避免单点故障。
动静分离：静态资源(图片、CSS/JS)由Nginx直接响应，动态请求转发至后端。
SSL终端：统一处理HTTPS加密/解密，减轻后端压力。

2. 实战配置：转发HTTP请求到后端Httpd服务器

环境准备(两台主机)：

代理服务器(192.168.10.101)：运行Nginx。
后端服务器(192.168.10.102)：安装Httpd并部署静态页面：

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[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# dnf install httpd -y
[root@localhost ~]# echo "这是后端主机" > /var/www/html/index.html
[root@localhost ~]# systemctl start httpd

Nginx配置(代理服务器)：

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http {
  upstream backend {  # 定义后端服务器地址池
    server 192.168.10.102:80;
  }
  server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    location / {
      proxy_pass http://backend;  # 请求转发到后端地址池
      proxy_set_header Host $host;  # 传递客户端请求的主机名
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  # 传递客户端真实IP
    }
  }
}

验证：

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[root@localhost ~]# curl 192.168.10.101  # 应返回"这是后端主机"

(二)四层代理(TCP/UDP，网络层)

1. 核心功能与场景

非HTTP服务代理：如数据库(MySQL/Redis)、游戏服务器(UDP协议)、SSH跳板机。
高性能转发：直接转发原始数据流，不解析应用层内容，低延迟。

2. 实战配置：SSH请求代理(端口2222转发到后端22)
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stream {  # 与http模块平级，独立处理TCP/UDP流量
  upstream ssh_cluster {
    server 192.168.10.102:22;  # 后端SSH服务地址
  }
  server {
    listen 2222;  # 代理服务器监听端口
    proxy_pass ssh_cluster;  # 转发到后端地址池
    proxy_connect_timeout 5s;  # 连接超时时间
    proxy_timeout 1h;  # 长连接保持时间
  }
}

验证：

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[root@localhost ~]# ssh root@192.168.10.101 -p 2222  # 成功登录后端服务器

三、代理缓存

(一)核心原理

Nginx缓存后端服务器的响应内容，当相同请求再次到达时，直接返回缓存数据，减少后端压力并加速响应。支持按URL、请求方法、协议等维度缓存。

(二)配置步骤(基于七层反向代理)

1. 创建缓存目录并设置权限
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[root@localhost ~]# mkdir -p /data/nginx/cache
[root@localhost ~]# chown nginx:nginx /data/nginx/cache -R

2. 配置缓存参数
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http {
  # 定义缓存路径与参数
  proxy_cache_path /data/nginx/cache \
    levels=1:2 \  # 缓存目录层级(一级目录1个字符，二级目录2个字符)
    keys_zone=my_cache:10m \  # 共享内存区，存储缓存键与元数据(10MB约存8万个键)
    inactive=60m \  # 60分钟未访问则删除缓存
    max_size=1g \  # 最大缓存空间，超出后按LRU算法清理
    use_temp_path=off;  # 禁用临时文件，直接写入缓存目录提升性能

  upstream backend {
    server 192.168.10.102:80;
  }

  server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    location / {
      proxy_pass http://backend;
      proxy_cache my_cache;  # 启用名为my_cache的缓存区
      proxy_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri";  # 缓存键：协议+方法+主机+URI
      proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 200/302状态码缓存10分钟
      proxy_cache_valid 404 1m;  # 404缓存1分钟
      proxy_cache_valid any 5s;  # 其他状态码缓存5秒
      add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;  # 添加缓存状态头(调试用)
    }
  }
}

3. 验证缓存效果

首次请求(MISS，未命中缓存)：

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[root@localhost ~]# curl -I 192.168.10.101
# 响应头包含：X-Cache-Status: MISS

再次请求(HIT，命中缓存)：

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[root@localhost ~]# curl -I 192.168.10.101
# 响应头包含：X-Cache-Status: HIT

四、Rewrite与正则

(一)正则表达式基础

Nginx Rewrite依赖正则匹配，常用元字符：

^：匹配字符串开头，如^/api匹配以/api开头的URI。
$：匹配字符串结尾，如.jpg$匹配以.jpg结尾的文件。
+：匹配前一个字符1次或多次，如ab+匹配ab、abb等。
()：捕获组，如/user/(\d+)捕获用户ID到$1。

(二)Location匹配模式与优先级

1. 语法与模式
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location [匹配模式] { ... }

精确匹配 ：location = /uri，优先级最高(如location = /index.html仅匹配完全相同的URI)。
正则匹配 ：location ~ /abc(区分大小写)、location ~* /ABC(不区分大小写)。
普通前缀 ：location /abc匹配以/abc开头的URI。
通用匹配 ：location /，优先级最低。

2. 优先级规则

精确匹配 > 精确前缀 > 正则匹配(文件中位置靠上的优先) > 普通前缀 > 通用匹配。

(三)Rewrite语法与Flag参数

1. 基本语法
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rewrite <regex> <replacement> [flag];

regex：匹配当前URI的正则表达式(不包含域名和参数)。
replacement：重写后的目标URI。
flag：

last：重写后重新匹配location(默认值)。
break：重写后不再匹配location，直接处理当前请求。
redirect：返回302临时重定向(浏览器地址栏更新)。
permanent：返回301永久重定向(搜索引擎更新URL)。

2. 实战示例

路径美化 ：将/product/123转换为/index.php?id=123：

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location /product/ {
  rewrite ^/product/(\d+)$ /index.php?id=$1 last;
}

强制HTTPS跳转：

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server {
  listen 80;
  server_name example.com;
  rewrite ^(.*)$ https://$server_name$1 permanent;  # 永久重定向到HTTPS
}

旧链接迁移(301永久重定向)：

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location /old-page {
  rewrite ^ /new-page permanent;
}

(四)捕获组与Set指令

1. 捕获组应用

通过()捕获正则匹配内容，使用$1、$2引用：
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location /category/ {
  # 匹配/category/tech/123，捕获"tech"到$1，"123"到$2
  rewrite ^/category/(.+)/(\d+)$ /archive/$1/$2 last;
}
location /archive/ {
  return 200 "Category: $1, ID: $2";  # 输出捕获结果
}

2. Set指令定义变量
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location /demo {
  set $name "Nginx";  # 定义变量$name
  return 200 "Hello, $name!";  # 输出：Hello, Nginx!
}

五、总结

本文全面解析了Nginx的三大核心功能：

正向代理：客户端代理，突破限制、隐藏IP。
反向代理：服务器端代理，支持七层(HTTP/HTTPS)与四层(TCP/UDP)，实现负载均衡、动静分离等。
代理缓存：通过缓存后端响应，降低延迟、提升性能。
Rewrite与正则：灵活控制URL，实现路径美化、重定向、动态路由等。

通过合理配置Nginx，可显著提升网站的性能、安全性和可维护性。在实际应用中，需根据业务需求选择合适的代理模式，结合缓存策略和Rewrite规则，打造高效稳定的Web应用架构。