# Nginx 基础
## 一、Nginx 简介
### 1.1 简介
Nginx(engine x)是一个免费的,开源的,高性能的 HTTP 服务器, IMAP/POP3 代理服务器 和 TCP/UDP 代理服务器,通常可以用于进行反向代理和实现基于软件的负载均衡,除此之外,它还具备以下特性:
- Nginx 在设计时遵循模块化的设计方案,可以通过组合模块来扩展实现不同的功能,具备很高的扩展性。
- Nginx 遵循 matser \ worker 架构,主进程负责管理一个或者多个 worker 进程,每个 worker 进程负责处理实际的连接,当某个 worker 进程出错时,主进程会迅速创建一个新的 worker 来继续处理连接请求,从而保证高可用。
- Nginx 在高连接数的情况下仍然可以保持极低的内存占用,从而可以支持高并发量地访问。
- Nginx 支持热部署和配置热加载,并支持在不停机的情况下进行版本升级。
- 有免费的开源版本和商业版本 ( Nginx Plus ),可以按需选择或者进行二次开发。
- 在高并发环境下,Nginx 比其他 WEB 服务器有更快的响应速度。
### 1.2 正向代理和反向代理
Nginx 能够同时支持正向代理和反向代理,这两种代理模式的区别如下:
+ 正向代理发生在客户端,是客户端主动发起的代理。如我们不能直接访问某个服务器,但可以间接通过中间的代理服务器去进行访问,然后将访问结果再返回给我们。
+ 反向代理发生在服务端,客户端并不知道发生了代理,示例如下。用户只知道将请求发送给 Nginx,但是并不知道请求被转发了,也不知道被转发给了哪一台应用服务器。实际上对于用户来说,他也没必要知道,因为请求结果都是相同的。
## 二、基本命令
Nginx Shell 的基本使用格式如下:
```shell
nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]
```
- **-?,-h** :显示帮助信息;
- **-v**:查看版本号;
- **-V**:查看版本号及配置信息;
- **-t**:检测配置文件是否有语法错误;
- **-q**:静默模式,在检测配置期间除了错误提示外,不输出其他消息;
- **-s signal**:向 Master 进程发送信号,支持以下信号类型:stop ( 立即停止 ),quit ( 优雅停止 ),reload ( 重新加载配置文件 ),reopen (打开一个新的日志文件来继续记录日志) ;
- **-p prefix** :指定路径的前缀,默认为安装目录,如 /usr/app/nginx-1.16.1/ ;
- **-c filename** :指定配置文件的位置, 默认值为 conf/nginx.conf,其实际指向的路径为 prefix + filename;
- **-g directives**:从指定的配置文件中设置全局指令。
## 三、配置格式
### 3.1 基本配置格式
Nginx 的配置由全局配置和局部配置(指令块)共同组成,所有的指令块都遵循相同的配置格式:
```properties
{
;
}
```
指令块使用大括号进行划分,大括号内是独立的配置上下文,包含指令和具体的参数,每行指令以分号作为结尾。除此之外,Nginx 的配置中还支持以下操作:
+ 使用 include 语法来引入外部配置文件,从而可以将每个独立的配置拆分到单独的文件中;
+ 支持使用 # 符号来添加注释;
+ 支持使用 $ 符号来引用变量;
+ 部分指令的参数支持使用正则表达式。
### 3.2 时间和空间单位
Nginx 的配置文件支持以下空间和时间单位:
+ **空间单位**:不加任何单位默认就是 bytes,除此之外还支持 k/K,m/M,g/G 等常用单位。
+ **空间单位**:支持 ms (毫秒) ,s (秒) ,m (分钟) ,h (小时) ,d (天),w (星期),M (月,30天),y (年,365天) 等常用单位,并支持组合使用,如 `1h 30m` (1小时 30分),`1y 6M`(1年零6个月)。
### 3.3 官方配置模板
在安装 Nginx 后,在安装目录的 conf 目录下会有一个官方的配置样例 nginx.conf ,其内容如下:
```properties
# 使用这个参数来配置worker进程的用户和组,如果没有指定组,则默认为指定用户所处的组,默认值为nobody
user nobody;
# 指定用于处理客户端连接的worker进程的数量,通常设置为CPU的核心数。
# 如果是为IO密集型操作进行负载,可以设置为核心数的1.5 ~ 2倍
worker_processes 1;
# 指定日志的位置和日志级别,日志级别按照由低到高的顺序如下:[debug|info|notice|warn|error|crit]
error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
# 指定记录主进程的ID的文件
pid logs/nginx.pid;
events {
# 指定每个工程线程的最大连接数,总的连接数 max_clients = worker_processes * worker_connections
worker_connections 1024;
}
http {
# 使用include来引用外部文件
include mime.types;
# 指定默认MIME类型
default_type application/octet-stream;
# 定义日志的输出格式,使用$来进行变量引用
#log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
# '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
# '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
# 定义访问日志的存放位置
access_log logs/access.log main;
# 是否开启系统调用方法sendfile(),开启后可以直接在内核空间完成文件的发送,即零拷贝
sendfile on;
# 是否开启Socket选项,它只有在sendfile启用后才会生效
tcp_nopush on;
# 连接超时时间
keepalive_timeout 65;
# 开启文件压缩
gzip on;
# 配置nginx服务器(虚拟主机)
server {
# 监听端口
listen 80;
server_name localhost;
# 默认字符集
charset koi8-r;
# 配置当前虚拟主机的访问日志的存放位置
access_log logs/host.access.log main;
# 虚拟主机对应的映射目录
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
# 错误重定向页面
# error_page 404 /404.html;
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
# 禁止访问根目录下以ht结尾的文件
location ~ /\.ht {
deny all;
}
}
# 支持配置多台虚拟主机
#server {
# listen 8000;
# listen somename:8080;
# server_name somename alias another.alias;
# location / {
# root html;
# index index.html index.htm;
# }
#}
# 配置Https服务
server {
listen 443 ssl;
server_name localhost;
# 指定数字证书
ssl_certificate cert.pem;
# 指定密匙
ssl_certificate_key cert.key;
# 设置存储session的缓存类型和大小
ssl_session_cache shared:SSL:1m;
# session缓存时间
ssl_session_timeout 5m;
# 返回客户端支持的密码列表
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
# 指定在使用SSLv3和TLS协议时,服务器密码应优先于客户端密码
ssl_prefer_server_ciphers on;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
}
}
```
## 四、部署静态网站
Nginx 通常用作 HTTP 服务器来部署静态资源,其具体的操作步骤如下:
### 4.1 增加配置
修改 nginx.conf ,并在 http 指令块中增加如下配置:
```properties
server {
# 监听端口号
listen 9010;
# 如果有域名的话,可以在这里进行配置
server_name _;
# 存放静态页面的目录
root /usr/web;
# 主页面
index index.html;
}
```
在 `/usr/web` 目录下新建一个测试页面 index.html,内容如下:
```html
Nginx静态资源网站
Nginx静态资源网站
```
### 4.2 检查配置
使用 `-t` 参数来检查配置,出现 successful 则代表配置正确:
```shell
[root@node1 web]# nginx -t -c conf/nginx.conf
nginx: the configuration file /usr/app/nginx-1.16.1/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/app/nginx-1.16.1/conf/nginx.conf test is successful
```
### 4.3 重载配置
启动 Nginx ,如果 Nginx 已经启动,可以使用如下命令重载配置:
```shell
nginx -s reload
```
访问 http://hostname:9010/index.html ,即可查看到静态网站首页。
## 五、实现负载均衡
### 5.1 部署后台服务
这里我使用 Docker 来部署两个 Tomcat,之后将测试项目 WAR 包分别拷贝到 `/usr/webapps001` 和 `/usr/webapps002` 两个挂载的容器卷下,程序会自动解压并运行,两个项目的端口号分别为 8080 和 8090:
```shell
run -d -it --privileged=true -v /usr/webapps01:/usr/local/tomcat/webapps \
-p 8080:8080 --name tomcat8080 96c4e536d0eb
```
```shell
run -d -it --privileged=true -v /usr/webapps02:/usr/local/tomcat/webapps \
-p 8090:8080 --name tomcat8090 96c4e536d0eb
```
### 5.2 负载均衡配置
修改 nginx.conf ,并在 http 指令块中增加如下配置:
```properties
# 这里指令块的名称可以随意指定,只要和下面的proxy_pass的值相同即可,通常配置为项目名
upstream springboot {
server 192.168.0.226:8080;
server 192.168.0.226:8090;
}
server {
listen 9020;
location / {
proxy_pass http://springboot;
}
}
```
重载配置后,打开浏览器,通过 9020 端口访问项目,此时 Nginx 会以轮询的方式将请求分发到 8080 和 8090 端口上。在测试负载均衡策略的时候,最好将浏览器的缓存功能关闭,避免造成影响。
### 5.3 负载均衡策略
在上面的配置中,我们没有配置任何负载均衡策略,默认采用的是轮询策略,除此之外,Nginx 还支持以下负载均衡策略:
#### 1. 权重策略 ( Weighted load balancing )
通过为不同的服务分配不同的权重来进行转发,配置示例如下:
```properties
upstream myapp1 {
server srv1.example.com weight=3;
server srv2.example.com weight=2;
server srv3.example.com;
}
```
#### 2. 最少连接策略 ( Least connected load balancing )
将请求转发给连接数最少的服务,配置实例如下:
```properties
upstream myapp1 {
least_conn;
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
server srv3.example.com;
}
```
#### 3. IP 策略 ( IP Hash load balancing )
通过对请求的 IP 地址进行哈希运算并取模来决定转发对象,配置示例如下:
```properties
upstream myapp1 {
ip_hash;
server srv1.example.com;
server srv2.example.com;
server srv3.example.com;
}
```
以上是 Nginx 内置的基础的负载均衡策略,如果想要实现其他更加复杂的负载均衡策略,可以通过第三方模块来实现。
### 4.4 声明备用服务
在上面任何负载均衡策略当中,都可以通过 backup 参数来添加备用服务,示例如下:
```shell
server backup1.example.com:8080 backup;
```
处于备用状态下的服务并不会参与负载均衡,除非所有主服务都已宕机,此时 Nginx 才会将请求转发到备用服务上。
## 六、实现动静分离
### 6.1 动静分离配置
Nginx 能够支持高并发的访问,并具有静态资源缓存等特性,因此相比于 Tomcat 等动态资源应用服务器,其更加适合于部署静态资源。想要实现动静分离,只需要在 server 指令块中通过正则表达式来划分静态资源,并指定其存放位置,示例如下:
```shell
server {
listen 9020;
location / {
proxy_pass http://springboot;
}
# 通过正则来控制所需要分离的静态资源
location ~ .*\.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css)$ {
# 静态资源存放目录
root /usr/resources/;
}
}
```
### 6.2 常见配置异常
#### 1. No such file or directory
第一个常见的问题是找不到静态资源,此时可以查看 logs 目录下的 error.log 日志,通常输出如下:
```shell
2019/09/01 17:12:43 [error] 12402#0: *163 open() "/usr/resources/spring-boot-tomcat/css/show.css"
failed (2: No such file or directory), client: 192.168.0.106, server: ,
request: "GET /spring-boot-tomcat/css/show.css HTTP/1.1", host: "192.168.0.226:9020",
referrer: "http://192.168.0.226:9020/spring-boot-tomcat/index"
```
出现这个问题,是因为 Nginx 要求静态资源的请求路径必须和原有请求路径完全相同,这里我的项目在 Tomcat 中解压后的项目名为 pring-boot-tomcat,以 show.css 文件为例,其正确的存储路径应该为:
```shell
/usr/resources/spring-boot-tomcat/css/show.css
```
即: 静态资源根目录 + 项目名 + 原有路径,通常我们在创建目录时会忽略掉项目名这一层级,从而导致异常。
#### 2. Permission denied
路径正确后,另外一个常见的问题是权限不足,错误日志如下。此时需要保证配置文件中的 user 用户必须具有静态资源所处目录的访问权限,或者在创建静态资源目录时,直接使用 user 配置的用户来创建:
```shell
2019/09/01 17:15:14 [error] 12402#0: *170 open() "/usr/resources/spring-boot-tomcat/css/show.css"
failed (13: Permission denied), client: 192.168.0.106, server: ,
request: "GET /spring-boot-tomcat/css/show.css HTTP/1.1", host: "192.168.0.226:9020",
referrer: "http://192.168.0.226:9020/spring-boot-tomcat/index"
```
# 参考资料
官方文档:[nginx documentation](http://nginx.org/en/docs/) ,[Using nginx as HTTP load balancer](http://nginx.org/en/docs/http/load_balancing.html)