Nginx笔记 - 技术栈

一、核心底座：Nginx 简介与基础操作

1. 什么是 Nginx？

Nginx（engine x）是一款 高性能、轻量级 的 HTTP 服务器、反向代理服务器，同时支持 IMAP/POP3/SMTP 协议代理。由伊戈尔・赛索耶夫开发，2004 年首次公开版本，因稳定性强、资源消耗低、并发能力突出（支持高达 50,000 并发连接）被广泛应用，国内百度、京东、淘宝等大厂均在使用。

核心定位：作为系统入口，承担反向代理、负载均衡、动静分离等核心职责，是企业级应用架构的必备组件。

2. Nginx 核心优势

优势	说明
高性能	事件驱动 + 异步处理，并发能力强，适合高流量场景
高可靠性	支持 7*24 小时不间断运行，热部署无需重启
低资源消耗	轻量级设计，占用内存少，单机可支撑大量连接
灵活性强	配置文件简洁，支持多种自定义配置
扩展性好	模块化架构，可通过插件扩展功能（如缓存、SSL）
跨平台	支持 Linux、Unix、MacOS 等多种操作系统
安全性高	内置防 DDoS、SQL 注入等基础安全防护
多协议支持	除 HTTP/HTTPS 外，还支持 SMTP、POP3 等协议

3. 下载与基础操作

（1）下载地址

官方网址：nginx.org/download/，提供 Mainline（开发版）、Stable（稳定版）、Legacy（legacy 版），推荐生产环境使用 Stable 版。

（2）目录结构（解压后）

目录 / 文件	说明
conf	配置文件目录（核心为 nginx.conf）
contrib	辅助工具目录
docs	文档目录
html	默认静态资源目录
logs	日志文件目录（访问日志、错误日志）
temp	临时文件目录
nginx.exe	Windows 平台启动程序

（3）启动与停止

bash 复制代码

# 启动（Windows 命令行，需切换到解压目录）
nginx.exe

# 启动验证：浏览器访问 http://localhost:80，出现 "Welcome to nginx!" 则成功
# 注意：安装目录不可含中文，否则启动报错

# 停止命令
nginx -s stop  # 快速停止（可能丢失未保存数据）
nginx -s quit  # 有序停止（安全关闭）

# 强制停止（Windows 适用）
taskkill /f /t /im nginx.exe

# 配置修改生效（热重载，无需重启）
nginx -s reload

二、核心功能一：反向代理（Nginx 核心能力）

1. 反向代理定义与对比

（1）正向代理 vs 反向代理

类型	核心特点	用途	访问链路
正向代理	客户端知道目标服务器，代理代表客户端访问	科学上网、缓存加速	客户端 → 正向代理 → 目标网站
反向代理	客户端不知道目标服务器，代理代表后端服务器提供服务	负载均衡、安全防护、统一入口	客户端 → 反向代理（Nginx） → 后端服务器群

（2）反向代理核心价值

隐藏后端服务器地址，提升安全性；
统一入口管理，简化配置；
为后续负载均衡、动静分离奠定基础。

2. 反向代理配置示例

（1）简单反向代理（代理本地应用）

nginx 复制代码

http {
    server {
        listen 80;  # 监听端口
        server_name example.com;  # 域名
        
        location / {
            proxy_pass http://localhost:3000;  # 代理到本地3000端口应用
        }
    }
}

（2）完整基础配置（生产级）

nginx 复制代码

server {
    listen 80;
    server_name api.example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8080;  # 后端服务器地址
        
        # 传递客户端真实信息（关键配置）
        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;
        
        # 超时配置
        proxy_connect_timeout 60s;  # 连接超时
        proxy_send_timeout 60s;     # 发送超时
        proxy_read_timeout 60s;      # 读取超时
        
        proxy_buffering off;  # 关闭代理缓冲（适用于实时应用）
    }
}

（3）带负载均衡的反向代理

nginx 复制代码

http {
    # 定义后端服务器组（负载均衡核心）
    upstream backend_servers {
        server 192.168.1.101:8080 weight=3;  # 权重3，承担30%请求
        server 192.168.1.102:8080 weight=2;  # 权重2，承担20%请求
        server 192.168.1.103:8080 weight=5;  # 权重5，承担50%请求
        
        max_fails=3;      # 失败3次标记为不可用
        fail_timeout=30s; # 30秒后重试不可用服务器
    }
    
    server {
        listen 80;
        server_name app.example.com;
        
        location / {
            proxy_pass http://backend_servers;  # 代理到服务器组
            
            # 失败重试配置
            proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
            proxy_next_upstream_tries 3;  # 最多重试3次
            
            # 保持长连接
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Connection "";
        }
    }
}

三、核心功能二：负载均衡（高可用核心）

1. 负载均衡定义

将客户端请求智能分发到多台后端服务器，避免单台服务器过载，提升系统吞吐量、可用性和扩展性。

2. 基础配置

nginx 复制代码

http {
    # 1. 定义上游服务器组
    upstream backend_servers {
        server 192.168.1.101:8080;
        server 192.168.1.102:8080;
        server 192.168.1.103:8080;
    }
    
    # 2. 应用负载均衡
    server {
        listen 80;
        server_name app.example.com;
        
        location / {
            proxy_pass http://backend_servers;  # 指向服务器组
        }
    }
}

3. 核心负载均衡算法（5 种常用）

（1）轮询（Round Robin）- 默认

配置：无需额外参数，按顺序分发请求；
特点：简单公平，适用于后端服务器配置一致的场景；
示例：

nginx 复制代码

upstream backend {
    server 192.168.1.101:8080;
    server 192.168.1.102:8080;
    server 192.168.1.103:8080;
}

（2）权重轮询（Weighted Round Robin）

配置：通过 weight 参数指定权重，权重越高处理请求越多；
特点：适配服务器配置差异（CPU、内存不同）；
示例：

nginx 复制代码

upstream backend {
    server 192.168.1.101:8080 weight=3;  # 30%请求
    server 192.168.1.102:8080 weight=5;  # 50%请求
    server 192.168.1.103:8080 weight=2;  # 20%请求
}

（3）IP 哈希（IP Hash）- 会话保持

配置：添加 ip_hash; 指令，基于客户端 IP 哈希分配；
特点：同一 IP 始终访问同一服务器，适用于需要 Session 保持的场景；
示例：

nginx 复制代码

upstream backend {
    ip_hash;  # 启用IP哈希
    server 192.168.1.101:8080;
    server 192.168.1.102:8080;
}

（4）最少连接（Least Connections）

配置：添加 least_conn; 指令，请求分发到当前连接数最少的服务器；
特点：适配请求处理时间不均的场景（如长连接应用）；
示例：

nginx 复制代码

upstream backend {
    least_conn;  # 启用最少连接算法
    server 192.168.1.101:8080;
    server 192.168.1.102:8080;
}

（5）一致性哈希（Consistent Hash）

配置：hash $request_uri consistent;，基于请求 URI 哈希；
特点：相同 URI 始终访问同一服务器，服务器扩容 / 缩容时影响最小；
示例：

nginx 复制代码

upstream backend {
    hash $request_uri consistent;  # 基于URI的一致性哈希
    server 192.168.1.101:8080;
    server 192.168.1.102:8080;
}

四、核心功能三：动静分离（性能优化关键）

1. 动静分离定义

将静态资源请求 （图片、CSS、JS 等）与动态请求（API、业务逻辑、数据库操作）分开处理：

静态资源：由 Nginx 直接处理（无需转发到后端），速度快；
动态请求：转发到后端应用服务器（如 Java、Node.js 服务）处理。

2. 为什么需要动静分离？

性能提升：Nginx 处理静态资源效率是应用服务器的 10-100 倍；
降低负载：减少后端服务器的无效请求（如静态资源读取）；
缓存友好：静态资源可设置长时间缓存，减少重复请求。

3. 基础配置示例

nginx 复制代码

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    root /var/www/html;  # 静态资源根目录
    
    # 静态资源处理（正则匹配常见静态文件后缀）
    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js|woff|woff2|ttf|svg)$ {
        expires 30d;  # 缓存30天
        access_log off;  # 不记录访问日志
        add_header Cache-Control "public, immutable";  # 缓存策略
    }
    
    # 动态API请求转发
    location /api/ {
        proxy_pass http://127.0.0.1:3000;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }
    
    # 前端SPA应用转发
    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
        proxy_set_header Host $host;
        
        # 支持WebSocket
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
    }
}

4. 生产级完整配置（含优化）

nginx 复制代码

http {
    # 基础优化配置
    sendfile on;  # 开启高效文件传输
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    
    # 文件缓存配置
    open_file_cache max=10000 inactive=30s;
    open_file_cache_valid 60s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    open_file_cache_errors on;
    
    # Gzip压缩（提升传输效率）
    gzip on;
    gzip_vary on;
    gzip_min_length 1024;
    gzip_types text/plain text/css text/xml text/javascript application/javascript application/json;
    
    server {
        listen 80;
        server_name www.example.com;
        root /var/www/example.com;
        
        # 1. 图片资源配置
        location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|webp|svg)$ {
            expires 365d;  # 缓存1年
            access_log off;
            add_header Cache-Control "public, immutable";
            
            # 防盗链（仅允许指定域名引用）
            valid_referers none blocked server_names *.example.com;
            if ($invalid_referer) {
                return 403;
            }
        }
        
        # 2. 样式/JS文件配置
        location ~* \.(css|js)$ {
            expires 30d;
            access_log off;
            add_header Cache-Control "public";
            gzip_static on;  # 启用预压缩文件
        }
        
        # 3. 字体文件配置（支持跨域）
        location ~* \.(woff|woff2|ttf|eot|otf)$ {
            expires 365d;
            access_log off;
            add_header Cache-Control "public, immutable";
            add_header Access-Control-Allow-Origin "*";
        }
        
        # 4. 动态API请求
        location /api/ {
            proxy_pass http://api_backend:8080;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_connect_timeout 5s;
            proxy_read_timeout 30s;
            
            # 禁用缓存
            proxy_no_cache 1;
            proxy_cache_bypass 1;
        }
        
        # 5. WebSocket支持（如实时通讯）
        location /ws/ {
            proxy_pass http://websocket_backend:3000;
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
            proxy_set_header Connection "upgrade";
            proxy_read_timeout 3600s;  # 长连接超时
        }
        
        # 6. 禁止访问敏感文件
        location ~ /\. {
            deny all;  # 禁止访问隐藏文件（如.git）
        }
        location ~* \.(log|sql|bak|conf)$ {
            deny all;  # 禁止访问日志、配置等文件
        }
        
        # 7. 错误页面配置
        error_page 404 /404.html;
        error_page 500 502 503 504 /50x.html;
        location = /50x.html {
            root /usr/share/nginx/html;
            internal;
        }
    }
}

五、核心总结与关键注意事项

1. 核心配置口诀

反向代理：proxy_pass 指向后端，真实 IP 头要传递；
负载均衡：upstream 定义服务器组，算法按需选（轮询 / 权重 / IP 哈希）；
动静分离：静态资源直接处理，动态请求转发后端；
优化配置：gzip 压缩省带宽，缓存策略减请求。

2. 生产环境关键注意事项

端口占用：默认 80 端口若被占用，需修改 nginx.conf 中 listen 端口；
配置检查：修改配置后，可通过 nginx -t 检查语法正确性；
日志管理：定期清理 logs 目录日志，避免磁盘占满；
安全加固：禁用不必要的模块，限制访问敏感目录，配置 HTTPS 替代 HTTP；
性能调优：根据服务器配置调整 worker_processes（工作进程数）、worker_connections（最大连接数）。

3. 常见问题排查

启动失败：检查端口是否被占用、安装目录是否含中文、配置文件语法错误；
代理失效：确认 proxy_pass 地址正确，后端服务器可访问，防火墙未拦截；
静态资源 404：检查 root 目录配置正确，文件路径与 URL 对应。