nginx 基础核心

hj2862512026-07-01 9:17

一、Nginx 基础介绍

1. 核心四大功能

  1. 静态 Web 服务: 直接处理并响应 HTML、CSS、JavaScript、图片等静态文件请求。
  2. 反向代理: 接收客户端请求，然后转发给后端的应用服务器（如 Tomcat, PHP-FPM），并将结果返回给客户端。
  3. 负载均衡 : 基于反向代理，将客户端请求分发到多个后端服务器，实现流量分摊和高可用。负载均衡功能是反向代理的延伸和应用。
  4. 前端缓存: 将后端返回的动态内容或静态资源缓存到 Nginx 本地，缩短响应时间，减轻后端服务器压力。

2. 技术特性

  • 开发语言: 纯 C 语言编写，性能优异，资源消耗低。
  • IO 模型 : 采用 epoll 事件驱动模型（Linux），支持高并发连接，异步非阻塞处理方式。
  • 架构: 高度模块化设计，核心功能与扩展模块分离，配置语法简洁，管理方便。

3. 三种虚拟主机配置方式

用于在一台 Nginx 服务器上部署多个不同的网站。

表格

匹配类型 配置指令 作用描述 实操案例
基于域名 server_name 同一 IP 和端口，通过不同域名区分不同网站。 server_name www.yun333.com;
基于端口 listen 同一 IP，通过监听不同的端口来区分不同网站。 listen 81;
基于 IP listen 服务器绑定多个 IP 地址，通过不同的 IP 来区分不同网站。 listen 192.168.1.100:80;

二、Nginx 核心功能详解

1. 地址重写 (Rewrite)

用于改变用户请求的 URI，实现 URL 跳转、规范化等功能。

语法:

nginx

复制代码 
rewrite 匹配规则(正则表达式) 目标地址 [标记];

四种常用标记 (flag):

表格

标记 含义与作用 场景
last 停止当前 location 的 rewrite 规则，然后 根据重写后的 URL 重新发起一次内部请求 ，从头开始匹配 server 和 location。 用于将请求重写到其他 location 块进行处理。
break 停止当前 location 的 rewrite 规则 ，不再继续处理，直接使用当前重写后的 URI 在当前 location 中处理请求。 用于在当前 location 内完成重写。
redirect 返回 302 临时重定向。浏览器地址栏会显示新的 URL。主要用于临时的页面跳转。 临时维护、页面临时移动。
permanent 返回 301 永久重定向。搜索引擎会更新索引，浏览器会缓存该重定向规则。 域名更换、页面永久迁移。

案例：将不带 www 的域名永久重定向到带 www 的域名

nginx

复制代码 
server {
    listen 80;
    server_name yun333.com;
    # ^/(.*)$ 匹配所有路径，$1 代表匹配到的路径部分
    rewrite ^/(.*)$ http://www.yun333.com/$1 permanent;
}

2. 反向代理 (Proxy_pass)

概念: Nginx 作为客户端和后端服务器之间的代理，隐藏后端服务器的真实 IP 和端口，统一对外提供服务。

核心指令 : proxy_pass http://后端服务器地址;

案例：代理后端的 Java Web 应用

nginx

复制代码 
server {
    listen 80;
    server_name app.yun333.com;

    location / {
        # 将请求转发到后端运行在 8080 端口的 Tomcat 服务器
        proxy_pass http://192.168.91.165:8080;
        
        # 重要：将客户端的真实 IP 传递给后端服务器
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        # 重要：将客户端请求的 Host 头传递给后端，后端可能需要此信息
        proxy_set_header Host $host;
        # 重要：传递客户端的原始协议和端口，特别是在 HTTPS 环境下
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

3. 负载均衡 (Load Balancing)

3.1 四层负载与七层负载
  • 四层负载均衡 (传输层) : 工作在 OSI 模型的第四层（TCP/UDP）。基于 IP 地址 和端口号进行流量分发。它不关心应用层的内容（如 HTTP 请求）。代表软件：LVS。
  • 七层负载均衡 (应用层) : 工作在 OSI 模型的第七层（HTTP/HTTPS）。可以识别 HTTP 协议的完整内容，如域名 (Host)、URL (URI)、请求头、Cookie等，进行更精细的流量调度。代表软件：Nginx, HAProxy。
3.2 主流负载均衡方案
  • 开源软件 :
    • Nginx : 主流的 七层 负载均衡器，性能高，配置灵活。从 1.9.0 版本开始，通过 stream 模块支持 四层 TCP 负载均衡。
    • LVS (Linux Virtual Server) : 强大的 四层 负载均衡器，性能极高，工作在内核态。
    • HAProxy : 同时支持 四层 和 七层，功能强大，常用于数据库等多种服务的负载均衡。
  • 商业硬件 :
    • F5 BIG-IP, A10, Radware, Citrix Netscaler 等。性能强大，功能丰富，但价格昂贵。
3.3 Nginx 负载均衡实现

Nginx 实现负载均衡依赖两个核心部分：

  1. upstream 块: 定义一个后端服务器地址池。
  2. proxy_pass 指令 : 将请求转发到 upstream 定义的地址池。

upstream 块关键字段:

  • server: 定义后端服务器，格式为 IP:端口。
  • weight=number: 设置权重。数字越大，被分配到的请求越多。
  • down: 标记该服务器为永久不可用。
  • backup: 标记该服务器为备用服务器。只有当所有非备用服务器都不可用时，才会将请求转发给它。

调度算法:

  • rr (Round Robin, 轮询): 默认算法。请求按顺序逐一分配到不同的后端服务器。
  • wrr (Weighted Round Robin, 权重轮询): 根据权重分配请求。权重越高的服务器处理的请求越多。
  • ip_hash : 根据客户端的 IP 地址进行哈希计算，来自同一个 IP 的请求将始终被定向到同一台后端服务器。可用于解决会话保持问题。
  • fair: 根据后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。（需要第三方模块支持）
  • least_conn: 将请求分配给当前活动连接数最少的后端服务器。适用于请求处理时间长短不一的场景。

健康检查 : Nginx 默认会对后端节点进行简单的健康检查。如果某个节点连续失败，Nginx 会在一段时间内停止将请求转发给它。但它不会主动发送告警，需要结合监控系统来实现。

完整负载均衡案例:

nginx

复制代码 
http {
    # 1. 定义一个名为 "backend_pool" 的后端服务器地址池
    upstream backend_pool {
        # 调度算法，这里使用 ip_hash 实现会话保持
        ip_hash;
        
        # 后端服务器1，权重为 2
        server 192.168.91.165:8080 weight=2;
        # 后端服务器2，权重为 1
        server 192.168.91.166:8080 weight=1;
        # 后端服务器3，标记为备用服务器
        server 192.168.91.167:8080 backup;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name www.yun333.com;

        location / {
            # 2. 将所有请求转发到名为 "backend_pool" 的地址池
            proxy_pass http://backend_pool;
            
            # 传递必要的请求头信息
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }
}

三、配置文件标准化与优化

1. 标准化管理

  • 将不同网站的配置文件分离，存放在 conf.d 目录下，通过 include conf.d/*.conf; 在主配置文件中引入。
  • 使用注释清晰地标明每个配置块的用途。
  • 统一日志格式和存放路径。

2. 基础优化建议

  • worker_processes: 通常设置为 CPU 核心数或核心数的 2 倍。auto 会自动检测。
  • worker_connections: 每个 worker 进程的最大连接数。
  • sendfile on;: 启用高效文件传输模式。
  • keepalive_timeout: 长连接超时时间。

3. 完整带注释的 Nginx 配置示例

nginx

复制代码 
# 工作进程数，建议设置为CPU核心数
worker_processes auto;

events {
    # 每个工作进程的最大连接数
    worker_connections 1024;
}

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

    # 开启高效文件传输
    sendfile        on;
    # 开启TCP_NOPUSH，在sendfile开启时有效
    tcp_nopush     on;
    # 长连接超时时间
    keepalive_timeout  65;

    # 定义后端服务器地址池
    upstream my_backend_servers {
        # 使用权重轮询算法
        # wrr;
        
        # 使用IP哈希算法，保证会话粘性
        ip_hash;
        
        # 后端节点1，权重为3
        server 192.168.91.165:80 weight=3;
        # 后端节点2，权重为1
        server 192.168.91.166:80 weight=1;
        # 后端节点3，作为备份
        server 192.168.91.167:80 backup;
    }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location / {
            # 将请求反向代理到地址池
            proxy_pass http://my_backend_servers;
            
            # 将客户端请求的 Host 头传递给后端服务器
            proxy_set_header Host $host;
            # 将客户端的真实IP地址传递给后端服务器
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            # 在已有X-Forwarded-For头信息后追加客户端IP
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }

    # 引入其他网站的配置文件
    # include conf.d/*.conf;
}
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