Nginx再习 - 技术栈

Nginx

一、Nginx 基础认知

1.1 什么是Nginx

Nginx是一款轻量级、高性能的HTTP/反向代理服务器，同时支持TCP/UDP四层负载、邮件代理等功能，核心解决C10K（万级并发） 问题，被淘宝、京东、新浪等一线互联网公司广泛使用，2019年被F5以6.7亿美元收购。

1.2 Nginx 核心优势

高并发 ：基于事件驱动+非阻塞I/O模型，单机可支撑10万级并发连接
低内存：10000个keep-alive非活动连接仅需2.5M内存
热部署：支持不停机更新配置、升级版本、切换日志
模块化：核心模块+第三方模块可灵活扩展功能
多场景：静态资源服务、反向代理、负载均衡、动静分离、防盗链等

1.3 Nginx 与 Apache 核心对比

特性	Apache	Nginx
并发模型	多进程/多线程（阻塞）	事件驱动（非阻塞）
最大并发	约1024（prefork）	10万+
内存占用	高（每个请求一个进程）	极低
静态资源处理	一般	极致优化
配置复杂度	较复杂	简洁易懂
热部署	不支持	支持

二、Nginx 环境搭建（实验1：源码编译安装）

实验目的

掌握Nginx源码编译安装的核心步骤，自定义编译模块，完成基础环境配置。

实验步骤

步骤1：安装编译依赖

Bash 复制代码

# 安装基础编译工具和依赖库
dnf install gcc pcre-devel zlib-devel openssl-devel -y
# 创建Nginx运行用户（无登录权限）
useradd -s /sbin/nologin -M nginx

步骤2：下载并解压Nginx源码

Bash 复制代码

# 下载源码（官网地址：https://nginx.org/en/download.html）
wget https://nginx.org/download/nginx-1.24.0.tar.gz
# 解压
tar zxf nginx-1.24.0.tar.gz
cd nginx-1.24.0/

步骤3：配置编译参数（自定义模块）

Bash 复制代码

./configure --prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_ssl_module \ # 支持HTTPS
--with-http_v2_module \ # 支持HTTP/2
--with-http_realip_module \ # 支持IP透传
--with-http_stub_status_module \ # 支持状态页
--with-http_gzip_static_module \ # 支持静态压缩
--with-pcre \ # 支持正则
--with-stream \ # 支持四层TCP/UDP代理
--with-stream_ssl_module # 支持四层SSL

核心说明 ：--prefix指定安装目录，后续所有文件均在该目录下；--with-*开启对应模块，按需添加。

步骤4：编译并安装

Bash 复制代码

# 编译（-j 后接CPU核心数，加速编译）
make -j 4
# 安装
make install

步骤5：配置环境变量并验证

Bash 复制代码

# 配置环境变量，方便全局调用nginx指令
echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/nginx/sbin' >> ~/.bash_profile
source ~/.bash_profile
# 验证版本和编译参数
nginx -V

步骤6：创建systemd服务（开机自启）

Bash 复制代码

# 编写服务文件
vim /lib/systemd/system/nginx.service

写入以下内容：

TOML 复制代码

[Unit]
Description=The NGINX HTTP and reverse proxy server
After=syslog.target network-online.target remote-fs.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStartPre=/usr/local/nginx/sbin/nginx -t
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Bash 复制代码

# 重载服务、启动并设置开机自启
systemctl daemon-reload
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
# 验证运行状态
systemctl status nginx

步骤7：访问验证

打开浏览器，访问服务器IP（如http://172.25.254.100），显示Nginx默认欢迎页。

实验小结

源码编译安装的核心是配置参数 ，需根据业务需求开启模块；nginx -t可检测配置文件语法，是后续所有操作的前提。

三、Nginx 核心配置详解

3.1 配置文件结构

Nginx的配置文件位于/usr/local/nginx/conf/nginx.conf，采用层级式指令块结构，核心分为4部分：

Nginx 复制代码

# 1. 全局配置段（main）：对整个Nginx生效
user nginx nginx;
worker_processes 1; # 工作进程数，建议等于CPU核心数
error_log logs/error.log error;
pid logs/nginx.pid;

# 2. 事件驱动配置段：影响网络连接
events {
    use epoll; # 事件驱动模型，Linux推荐epoll
    worker_connections 1024; # 单个工作进程最大并发连接数
    accept_mutex on; # 解决惊群问题
    multi_accept on; # 单个进程同时接受多个连接
}

# 3. HTTP配置段：所有HTTP/HTTPS相关配置，可嵌套多个server
http {
    include mime.types; # 引入MIME类型配置
    default_type application/octet-stream;
    sendfile on; # 开启零拷贝，提升静态资源传输速度
    keepalive_timeout 65; # 长连接超时时间

    # 4. 虚拟主机配置段（server）：一个server对应一个站点
    server {
        listen 80; # 监听端口
        server_name localhost; # 域名/IP

        # 5. 路径匹配配置段（location）：匹配用户请求的URI
        location / {
            root html; # 站点根目录
            index index.html index.htm; # 默认首页
        }
    }
}

3.2 核心配置指令（重点）

（1）全局配置

worker_processes [数字|auto]：工作进程数，建议设为CPU核心数 （如worker_processes 4），充分利用CPU资源。
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000：进程绑定CPU核心，避免进程在核心间切换，提升性能。
worker_rlimit_nofile 65535：工作进程最大打开文件数，需与系统ulimit -n保持一致。

（2）事件配置

use epoll：Linux下最优事件驱动模型，替代select/poll，支持高并发。
worker_connections 65535：单个进程最大并发连接数，实际并发=worker_processes * worker_connections（反向代理时需除以2）。

（3）HTTP配置

sendfile on：开启零拷贝，跳过用户态数据拷贝，直接在内核态传输文件，大幅提升静态资源速度。
keepalive_timeout 65：长连接超时时间，减少TCP三次握手次数。
keepalive_requests 500：单次长连接最大请求数，默认100，建议调大。
gzip on：开启Gzip压缩，减少传输带宽（后续高级功能详细讲解）。

（4）Server配置

listen 80：监听端口，可指定IP（如172.25.254.100:80）。
server_name zt.brs.org www.zt.com：虚拟主机域名，支持多个域名、通配符（*.zt.com）、正则（~^www\d+.zt.com$）。

（5）Location配置

核心：根据用户请求的URI进行匹配，执行对应配置，支持匹配修饰符 ，优先级从高到低为：= > ^~ > ~/~* > 不带符号

=：精确匹配，如location = /index.html，匹配http://域名/index.html。
^~：前缀匹配，优先于正则，如location ^~ /static/，匹配以/static/开头的URI。
~：正则匹配，区分大小写，如~ .php$，匹配以.php结尾的URI。
~*：正则匹配，不区分大小写，如~* .(jpg|png|gif)$，匹配图片后缀。
不带符号：普通前缀匹配，如location /blog/，匹配以/blog/开头的URI。

root vs alias：

root：站点根目录，实际路径=root + location ，如root /webdata; location /static，实际路径为/webdata/static。
alias：路径别名，直接替换location路径 ，如alias /webdata/static; location /static，实际路径为/webdata/static（仅用于location）。

四、Nginx 基础功能实验

实验2：配置虚拟主机（基于域名）

实验目的

实现一个Nginx服务运行多个站点，通过不同域名访问不同内容。

实验环境

已完成实验1的Nginx环境
域名：zt.brs.org（本地hosts解析至服务器IP）

实验步骤

步骤1：创建站点根目录并写入测试文件

Bash 复制代码

# 创建站点目录
mkdir -p /webdata/nginx/zt.brs.org/html
# 写入测试首页
echo "Hello Nginx! This is zt.brs.org" > /webdata/nginx/zt.brs.org/html/index.html

步骤2：编写虚拟主机配置文件

Nginx推荐将虚拟主机配置单独放在conf.d目录，通过include引入，便于管理：

Bash 复制代码

# 创建conf.d目录
mkdir /usr/local/nginx/conf.d
# 编写虚拟主机配置
vim /usr/local/nginx/conf.d/zt.conf

写入以下内容：

Nginx 复制代码

server {
    listen 80;
    server_name zt.brs.org; # 配置域名

    # 访问日志和错误日志
    access_log /var/log/nginx/zt_access.log;
    error_log /var/log/nginx/zt_error.log;

    # 根路径匹配
    location / {
        root /webdata/nginx/zt.brs.org/html; # 站点根目录
        index index.html index.htm; # 默认首页
    }
}

步骤3：修改主配置文件，引入conf.d

Bash 复制代码

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

在http段末尾添加：

Nginx 复制代码

include conf.d/*.conf; # 引入所有conf.d下的配置文件

步骤4：检测配置并重启Nginx

Bash 复制代码

# 检测配置语法（关键！任何配置修改后必先检测）
nginx -t
# 重启Nginx
systemctl reload nginx

步骤5：配置本地hosts解析（客户端）

Windows：修改C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts，添加服务器IP zt.brs.org。
Linux/Mac：修改/etc/hosts，添加服务器IP zt.brs.org。

步骤6：访问验证

打开浏览器访问http://zt.brs.org，显示测试内容Hello Nginx! This is zt.brs.org。

实验3：配置404自定义错误页

实验目的

当用户访问不存在的URI时，返回自定义404页面，提升用户体验。

实验前置

已完成实验2，基于zt.brs.org域名配置。

实验步骤

步骤1：创建错误页目录并写入404页面

Bash 复制代码

mkdir -p /webdata/nginx/zt.brs.org/errors
echo "<h1>404 Not Found - Custom Page</h1>" > /webdata/nginx/zt.brs.org/errors/404.html

步骤2：修改虚拟主机配置，添加错误页配置

Bash 复制代码

vim /usr/local/nginx/conf.d/zt.conf

在server段中添加：

Nginx 复制代码

# 配置404错误页，跳转到/404.html
error_page 404 /404.html;
# 匹配404.html，指定其根目录
location = /404.html {
    root /webdata/nginx/zt.brs.org/errors;
}

步骤3：检测配置并重启Nginx

Bash 复制代码

nginx -t
systemctl reload nginx

步骤4：访问验证

访问http://zt.brs.org/xxx（xxx为不存在的路径），显示自定义404页面<h1>404 Not Found - Custom Page</h1>。

实验4：配置HTTP基本认证（账户密码访问）

实验目的

对指定站点/路径添加账户密码验证，只有输入正确的账号密码才能访问，提升站点安全性。

实验前置

已完成实验2，基于zt.brs.org的/login路径配置认证。

实验步骤

步骤1：安装htpasswd工具（生成密码文件）

Bash 复制代码

dnf install httpd-tools -y

步骤2：生成密码文件，创建认证用户

Bash 复制代码

# 生成密码文件（-c 表示创建，-m 表示MD5加密，-b 表示非交互输入密码）
htpasswd -cmb /usr/local/nginx/conf/.htpasswd admin 123456
# 添加第二个用户（去掉-c，避免覆盖）
htpasswd -mb /usr/local/nginx/conf/.htpasswd zt 654321
# 查看密码文件
cat /usr/local/nginx/conf/.htpasswd

步骤3：创建/login路径的测试文件

Bash 复制代码

mkdir -p /webdata/nginx/zt.brs.org/login
echo "Welcome to Login Page - Need Auth" > /webdata/nginx/zt.brs.org/login/index.html

步骤4：修改虚拟主机配置，添加认证

Bash 复制代码

vim /usr/local/nginx/conf.d/zt.conf

在server段中添加：

Nginx 复制代码

# 对/login路径添加HTTP基本认证
location /login {
    root /webdata/nginx/zt.brs.org;
    index index.html;
    auth_basic "Please Input Username and Password"; # 认证提示语
    auth_basic_user_file "/usr/local/nginx/conf/.htpasswd"; # 密码文件路径
}

步骤5：检测配置并重启Nginx

Bash 复制代码

nginx -t
systemctl reload nginx

步骤6：访问验证

访问zt.brs.org/login，浏览器弹出账号密码输入框，输入admin/123456或zt/654321即可访问，输入错误则提示401未授权。

五、Nginx 高级功能实验

实验5：配置Gzip压缩（提升传输速度）

实验目的

开启Nginx的Gzip压缩，对指定类型的文件（如html、css、js、图片）进行压缩，减少文件传输大小，提升访问速度。

实验原理

Gzip压缩通过牺牲少量CPU资源，将文件压缩后传输给客户端，客户端再解压，适合带宽有限的场景，Nginx通过ngx_http_gzip_module实现（源码编译已开启）。

实验步骤

步骤1：修改主配置文件，开启Gzip压缩

Bash 复制代码

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

在http段中添加/修改以下Gzip配置：

Nginx 复制代码

gzip on; # 开启Gzip压缩
gzip_comp_level 5; # 压缩级别1-9，级别越高压缩比越大，CPU消耗越高，建议4-5
gzip_min_length 1k; # 最小压缩文件大小，小于1k不压缩
gzip_disable "MSIE [1-6]\."; # 禁用IE6及以下的压缩（不支持）
gzip_types text/plain text/html text/css application/javascript application/json image/png image/jpg; # 需要压缩的文件类型
gzip_vary on; # 在响应头添加Vary: Accept-Encoding，告知客户端开启了压缩

步骤2：检测配置并重启Nginx

Bash 复制代码

nginx -t
systemctl reload nginx

步骤3：验证压缩效果

使用curl命令检测响应头，查看是否包含Content-Encoding: gzip：

Bash 复制代码

curl --head --compressed http://zt.brs.org/index.html

实验6：配置反向代理（单台后端服务器）

实验目的

实现Nginx作为反向代理服务器，将客户端请求转发至后端的Apache/Tomcat服务器处理，Nginx负责接收请求，后端服务器负责处理业务，实现服务解耦。

实验环境

Nginx服务器：172.25.254.100（反向代理）
后端Apache服务器：172.25.254.200（提供Web服务，已安装并启动）

实验步骤

步骤1：配置后端Apache服务器（测试用）

在Apache服务器上创建测试页面：

Bash 复制代码

echo "Hello Apache! This is Backend Server (172.25.254.200)" > /var/www/html/index.html
# 确保Apache已启动
systemctl start httpd

步骤2：修改Nginx虚拟主机配置，添加反向代理

Bash 复制代码

vim /usr/local/nginx/conf.d/zt.conf

修改location /段，添加proxy_pass（反向代理核心指令）：

Nginx 复制代码

location / {
    # 反向代理至后端Apache服务器
    proxy_pass http://172.25.254.200;
    # 传递客户端真实IP给后端服务器
    proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
    # 传递主机名给后端服务器
    proxy_set_header Host $host;
    # 传递请求协议给后端服务器
    proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}

核心指令：

proxy_pass http://后端IP：将请求转发至后端服务器。
proxy_set_header：设置请求头，让后端服务器获取客户端真实信息（否则后端获取的是Nginx的IP）。

步骤3：检测配置并重启Nginx

Bash 复制代码

nginx -t
systemctl reload nginx

步骤4：访问验证

访问http://zt.brs.org，显示后端Apache的测试内容

实验7：配置负载均衡（多台后端服务器）

实验目的

基于反向代理实现HTTP负载均衡 ，将客户端请求分发至多台后端服务器，实现负载分担、高可用 ，Nginx通过ngx_http_upstream_module实现。

实验环境

Nginx服务器：172.25.254.100（负载均衡器）
后端服务器1：172.25.254.101（Apache，测试内容：Web1 - 172.25.254.101）
后端服务器2：172.25.254.102（Apache，测试内容：Web2 - 172.25.254.102）

实验步骤

步骤1：配置两台后端Apache服务器

服务器1（172.25.254.101）：

Bash 复制代码

echo "Web1 - 172.25.254.101" > /var/www/html/index.html

服务器2（172.25.254.102）：

Bash 复制代码

echo "Web2 - 172.25.254.102" > /var/www/html/index.html

步骤2：修改Nginx配置，定义上游服务器组并配置负载均衡

Bash 复制代码

vim /usr/local/nginx/conf.d/zt.conf

在server段外、http段内添加upstream（上游服务器组），并修改proxy_pass指向该组：

Nginx 复制代码

# 定义上游服务器组，名称为webserver
upstream webserver {
    server 172.25.254.101 weight=1; # 后端1，权重1
    server 172.25.254.102 weight=1; # 后端2，权重1
    # server 172.25.254.103 backup; # 备份服务器，主服务器不可用时启用
}

server {
    listen 80;
    server_name zt.brs.org;
    access_log /var/log/nginx/zt.brs.org;
    error_log /var/log/nginx/zt.brs.org;

    location / {
        proxy_pass http://webserver; # 转发至上游服务器组
        proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

负载均衡调度算法（默认轮询）：

轮询：默认，请求依次分发至各后端服务器。
weight ：权重，权重越高，接收的请求越多，如weight=2的服务器接收的请求是weight=1的2倍。
ip_hash ：基于客户端IP哈希，将同一客户端的请求始终分发至同一台后端服务器，实现会话保持。
least_conn：最少连接，将请求分发至当前连接数最少的后端服务器，适合后端服务器性能不均的场景。

步骤3：检测配置并重启Nginx

Bash 复制代码

nginx -t
systemctl reload nginx

步骤4：访问验证

多次访问http://zt.brs.org，浏览器交替显示Web1 - 172.25.254.101和Web2 - 172.25.254.102（轮询算法）。

六、Nginx 常用操作指令

6.1 核心指令（全局）

Bash 复制代码

nginx -v # 查看Nginx版本
nginx -V # 查看版本+编译参数（重点）
nginx -t # 检测配置文件语法（重点，任何修改后必执行）
nginx -s stop # 强制停止Nginx（不推荐）
nginx -s quit # 停止Nginx（处理完现有请求后停止，推荐）
nginx -s reload # 重启Nginx（加载新配置，不中断服务，推荐）
nginx -s reopen # 重新打开日志文件（日志切割时使用）

6.2 日志查看（排错重点）

Bash 复制代码

# 查看错误日志（核心排错日志）
tail -f /usr/local/nginx/logs/error.log
# 查看访问日志
tail -f /usr/local/nginx/logs/access.log
# 查看自定义站点日志
tail -f /var/log/nginx/zt_access.log

七、Nginx 性能优化核心要点

进程优化 ：worker_processes设为CPU核心数，worker_cpu_affinity绑定核心。
连接优化 ：worker_connections调大至65535，worker_rlimit_nofile设为65535，系统ulimit -n设为65535。
网络优化 ：开启epoll、multi_accept on、accept_mutex on，关闭TCP_TIMEWAIT（系统层面）。
传输优化 ：开启sendfile on、tcp_nopush on、tcp_nodelay on，开启Gzip压缩。
连接复用 ：调大keepalive_timeout（65s）和keepalive_requests（500+）。
负载均衡 ：根据业务选择调度算法，添加max_fails=3 fail_timeout=30s（后端服务器故障检测），配置备份服务器。

八、Nginx 常见问题排错

配置文件报错 ：执行nginx -t，根据提示定位错误行，常见错误为缺少分号、括号不匹配、路径不存在。
访问403 Forbidden ：检查站点目录的权限（Nginx运行用户nginx需有读权限），检查selinux/firewalld是否关闭。
访问502 Bad Gateway：后端服务器未启动/不可达，检查后端IP/端口是否正确，Nginx能否ping通后端服务器。
访问504 Gateway Timeout ：Nginx连接后端服务器超时，添加proxy_connect_timeout 6s; proxy_read_timeout 60s;。
高并发下报too many open files ：调大worker_rlimit_nofile和系统ulimit -n，重启Nginx。