Nginx基础概念和常用操作

1. 安装、启动、连接

直接拿docker安装，拉取镜像，运行，开放端口。

docker pull nginx:stable-perl

虽然在容器中性能有所损失，但是方便，加快学习进度。

启动后浏览器访问localhost，写着Welcome等欢迎语，就是启动成功了。

在VSCode下载一些Docker常用插件，然后就可以拿VSCode直接连上’正在运行的容器’，和连接Linux服务器一样。

输入nginx -V，查看nginx信息，包括安装目录、编译参数、配置文件位置、日志文件位置等信息。可以看到配置文件位于--conf-path=/etc/nginx/nginx.conf 。

root@f4f6c922d837:/# nginx -V
nginx version: nginx/1.26.1
built by gcc 12.2.0 (Debian 12.2.0-14) 
built with OpenSSL 3.0.11 19 Sep 2023
TLS SNI support enabled
configure arguments: --prefix=/etc/nginx --sbin-path=/usr/sbin/nginx --modules-path=/usr/lib/nginx/modules --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx.pid --lock-path=/var/run/nginx.lock --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp --user=nginx --group=nginx --with-compat --with-file-aio --with-threads --with-http_addition_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_flv_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_mp4_module --with-http_random_index_module --with-http_realip_module --with-http_secure_link_module --with-http_slice_module --with-http_ssl_module --with-http_stub_status_module --with-http_sub_module --with-http_v2_module --with-http_v3_module --with-mail --with-mail_ssl_module --with-stream --with-stream_realip_module --with-stream_ssl_module --with-stream_ssl_preread_module --with-cc-opt='-g -O2 -ffile-prefix-map=/data/builder/debuild/nginx-1.26.1/debian/debuild-base/nginx-1.26.1=. -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fPIC' --with-ld-opt='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -Wl,--as-needed -pie'

2. 快速尝试部署网站

查看nginx配置文件，可以找到如下部分。

server {listen       80;listen  [::]:80;server_name  localhost;location / {root   /usr/share/nginx/html;index  index.html index.htm;}error_page   500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   /usr/share/nginx/html;}
}

这意味着，nginx 把所有对服务器根路径的请求，代理到 /usr/share/nginx/html 目录下，并且把 index.html 或 index.htm 作为默认页面。

如果你使用Vue或者Hex开发网站，它们的打包输出目录，大致结构分别如下

dist/
├── css/
│   └── app.12345.css
├── js/
│   └── app.12345.js
├── index.html
└── favicon.ico

public/
├── css/
│   └── style.css
├── js/
│   └── script.js
├── index.html
├── about/
│   └── index.html
└── archives/└── index.html

你只需要把dist或者public下的所有文件，直接复制到/usr/share/nginx/html目录下，重启nginx即可。

3. 配置文件

这个版本的nginx自带2个配置文件，首先是nginx.conf。

如果你修改了配置文件，可以用nginx -t来校验配置是否合法。然后使用nginx -s reload来重新加载配置文件。

1. nginx.conf

全局配置

user  nginx;
worker_processes  auto;error_log  /var/log/nginx/error.log notice;
pid        /var/run/nginx.pid;

1. user 指令:

   • 用法：user <username>;
   • 描述：指定 Nginx 运行时使用的系统用户。
   • 示例：user nginx; 表示使用 nginx 用户。

2. worker_processes 指令:

   • 用法：worker_processes <number|auto>;
   • 描述：设置工作进程数，auto 会自动根据 CPU 核心数设置。
   • 示例：worker_processes 4; 表示使用 4 个工作进程。

3. error_log 指令:

   • 用法：error_log <file> <level>;
   • 描述：设置错误日志的路径和日志级别。
   • 日志级别选项：
     • debug：调试信息
     • info：一般信息
     • notice：通知信息（默认）
     • warn：警告信息
     • error：错误信息
     • crit：严重错误信息
     • alert：需要立即处理的问题
     • emerg：紧急情况
   • 示例：error_log /var/log/nginx/error.log notice; 表示记录通知级别及以上的日志。

4. pid 指令:

   • 用法：pid <file>;
   • 描述：指定存储 Nginx 进程 ID 的文件路径。
   • 示例：pid /var/run/nginx.pid; 表示将 PID 存储在 /var/run/nginx.pid 文件中。

可能改动的部分：

1. worker_processes auto;

   • 自动设置为 CPU 核心数，适用于大多数情况。

   • 可以手动设置为特定的进程数以微调性能，但一般不需要。

事件模块

events {worker_connections  1024;
}

1. worker_connections 指令:
   • 用法：worker_connections <number>;
   • 描述：设置每个工作进程允许的最大连接数。
   • 示例：worker_connections 1024; 表示每个工作进程允许最多 1024 个连接。

可能改动的部分：

1. worker_connections 1024;

   • 默认设置为 1024，适用于大多数小到中型网站。

   • 对于高流量网站，可以增加连接数，以提高并发处理能力。

   • 需要根据系统的 ulimit 设置进行调整，确保系统支持更多的连接。

HTTP 模块

http {include       /etc/nginx/mime.types;default_type  application/octet-stream;log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ''$status $body_bytes_sent "$http_referer" ''"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';access_log  /var/log/nginx/access.log  main;sendfile        on;#tcp_nopush     on;keepalive_timeout  65;#gzip  on;include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

1. include 指令:

   • 用法：include <file|directory>;
   • 描述：包含指定的文件或目录下的所有配置文件。
   • 示例：include /etc/nginx/mime.types; 包含 MIME 类型配置文件。

2. default_type 指令:

   • 用法：default_type <MIME-type>;
   • 描述：设置默认的 MIME 类型。
   • 示例：default_type application/octet-stream; 表示未能确定文件类型时使用 application/octet-stream。

3. log_format 指令:

   • 用法：log_format <name> <format>;

   • 描述：定义日志格式。

   • 示例：

     log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ''$status $body_bytes_sent "$http_referer" ''"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
     

     定义名为 main 的日志格式。

4. access_log 指令:

   • 用法：access_log <file> <format>;
   • 描述：设置访问日志的路径和日志格式。
   • 示例：access_log /var/log/nginx/access.log main; 使用 main 格式记录访问日志。

5. sendfile 指令:

   • 用法：sendfile <on|off>;
   • 描述：启用或禁用 sendfile 选项，用于提高文件传输效率。
   • 示例：sendfile on; 启用 sendfile。

6. tcp_nopush 指令:

   • 用法：tcp_nopush <on|off>;
   • 描述：用于优化传输数据时的 TCP 性能，通常与 sendfile 一起使用。
   • 示例：#tcp_nopush on; 默认注释掉。

7. keepalive_timeout 指令:

   • 用法：keepalive_timeout <timeout>;
   • 描述：设置保持客户端连接的超时时间，单位是秒。
   • 示例：keepalive_timeout 65; 设置超时时间为 65 秒。

8. gzip 指令:

   • 用法：gzip <on|off>;
   • 描述：启用或禁用 gzip 压缩。
   • 示例：#gzip on; 默认注释掉。

9. include指令

   • 用法：include <file|directory>;
   • 描述：include 指令用于包含其他配置文件或目录中的所有配置文件。这可以帮助将配置文件分割成更小的部分，以便于管理和维护。
   • 示例：
     include /etc/nginx/mime.types;：包含 MIME 类型配置文件。
     include /etc/nginx/conf.d/*.conf;：包含 /etc/nginx/conf.d/ 目录下的所有以 .conf 结尾的配置文件。

可能改动的部分：

1. keepalive_timeout 65;

   • 默认设置为 65 秒，适用于大多数情况。

   • 对于高并发的场景，可以适当调低以减少资源占用。

2. tcp_nopush on;

   • 通常注释掉，如果启用，可以优化数据传输，尤其是在发送大文件时。

   • 启用 tcp_nopush 后，Nginx 会尝试将数据块一次性发送到网络，而不是逐个包地发送，从而减少包的数量，提高传输效率。

   • 通常与sendfile on;一起使用。启用 sendfile 后，数据在内核空间中直接从一个文件描述符传输到另一个文件描述符，避免了在用户空间和内核空间之间的多次拷贝，从而提高了传输效率。

3. gzip on;

   • 通常开启后，可以启用 gzip 压缩以减少传输数据量，提高传输速度。

   • 启用后还需配置 gzip_types 和其他参数，以确保正确压缩所需的文件类型。如

     http {gzip on;gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
     }
     

   • 其他 gzip 配置选项：

     • gzip_min_length：设置压缩的最小文件大小。
     • gzip_comp_level：设置压缩级别（1-9），级别越高压缩率越大，但消耗的 CPU 资源更多。
     • gzip_buffers：设置用于存储压缩结果的缓冲区大小。
     • gzip_vary：设置 Vary: Accept-Encoding 响应头，指示代理服务器和浏览器缓存可以根据请求的 Accept-Encoding 头进行不同的缓存。

   • Gzip 压缩是通过压缩算法（如 DEFLATE）将 HTTP 响应内容压缩成更小的体积，然后再发送给客户端。解压缩的过程是nginx和浏览器自动完成的。

性能优化建议

• 增加 worker_connections：

  • 提高每个工作进程的最大连接数可以显著提升 Nginx 的并发处理能力。
  • 需要确保系统的文件描述符限制足够高。

• 启用 gzip 压缩：

  • 减少传输数据量，尤其适用于文本类型的资源（如 HTML、CSS、JavaScript）。

  • 配置示例：
    nginx
    复制代码
    gzip on; gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

• 优化 keepalive_timeout：

  • 在高并发情况下，适当调低 keepalive 超时时间以减少长时间占用连接资源。

• 使用 tcp_nopush 和 tcp_nodelay：

  • 对于需要优化数据传输性能的场景，可以启用 tcp_nopush 和 tcp_nodelay。

2. default.conf

好的，让我们对 default.conf 文件的每一行进行解析：

server 块

server {listen       80;listen  [::]:80;server_name  localhost;#access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;location / {root   /usr/share/nginx/html;index  index.html index.htm;}#error_page  404              /404.html;# redirect server error pages to the static page /50x.html#error_page   500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   /usr/share/nginx/html;}
}

基本设置

1. server { ... }：

   • 定义一个虚拟服务器块，包含服务器的配置。

2. listen 80;：

   • 监听 IPv4 的 80 端口，用于处理 HTTP 请求。

3. listen [::]:80;：

   • 监听 IPv6 的 80 端口，用于处理 HTTP 请求。

4. server_name localhost;：

   • 定义服务器的名称为 localhost，用于匹配请求的 Host 头。

日志设置

5. #access_log /var/log/nginx/host.access.log main;：
   • 配置访问日志的路径和格式，此处被注释掉。如果启用，将使用 main 日志格式记录访问日志。

根路径设置

6. location / { ... }：

   • 配置根路径（即所有请求）的处理方式。

7. root /usr/share/nginx/html;：

   • 指定请求的根目录为 /usr/share/nginx/html。

8. index index.html index.htm;：

   • 指定默认的索引文件为 index.html 或 index.htm。

4. 反向代理

正向代理是代理客户端，客户端对于服务端来说是不可见的。

反向代理是代理服务端，服务端对于客户端来说是不可见的。

1. 模拟3个Web

docker pull python:3.9-slim

在桌面或任意地方新建app.py，内容为

from flask import Flask
import osapp = Flask(__name__)@app.route('/')
def hello():return f"Hello from the backend server running on port {os.environ.get('PORT')}!"if __name__ == "__main__":app.run(host='0.0.0.0', port=int(os.environ.get('PORT', 5000)))

启动3个python容器，模拟3个web服务。

C:\Users\mumu\Desktop>docker run --name web1 -d -e PORT=8081 -p 8081:8081 -v /c/Users/mumu/Desktop/app.py:/app/app.py python:3.9-slim sh -c "pip install flask && python /app/app.py"
ab2ded77eafa82fbf4027f5714e5cb71bcb9775696f0e8c5423a70a7916a80acC:\Users\mumu\Desktop>docker run --name web2 -d -e PORT=8082 -p 8082:8082 -v /c/Users/mumu/Desktop/app.py:/app/app.py python:3.9-slim sh -c "pip install flask && python /app/app.py"
e6c5321ea3926157dc2f2d9ed38df53c715da51c496c5ff0e7ff0c4e68c85696C:\Users\mumu\Desktop>docker run --name web3 -d -e PORT=8083 -p 8083:8083 -v /c/Users/mumu/Desktop/app.py:/app/app.py python:3.9-slim sh -c "pip install flask && python /app/app.py"
f0bea8ac956af515fe35159fe94c86e919dfd566b782d06641472621a6299e26

需要保证nginx和3个python在同一个docker网络中，默认应该都是bridge。

2. 链接

使用docker inspect bridge查看刚才3个容器的ip。然后修改nginx的default.conf文件。

upstream backend {server 172.17.0.3:8081;server 172.17.0.4:8082;server 172.17.0.5:8083;
}server {listen       80;listen  [::]:80;server_name  localhost;location / {root   /usr/share/nginx/html;index  index.html index.htm;}location /app {proxy_pass http://backend/;}error_page   500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   /usr/share/nginx/html;}
}

• upstream backend：定义了一个名为 backend 的上游服务器组。

• location /app { ... }：配置如何处理以 /app 开头的所有请求。

• proxy_pass http://backend/;：将这些请求代理到上游服务器组 backend。请求的路径 /app 的前缀将被去除，然后传递给上游服务器。例如，/app/foo 将被代理为 /foo。

重启服务。

访问localhost/app并多次刷新试试。

5. 负载均衡

在不断刷新页面会发现，反向代理是以“轮询”的方式，将请求分发到3个web服务之一的。

除了轮询之外，还有以下方式。

1. 加权轮询，Weighted Round Robin

可以为不同的服务器设置权重，权重越高，服务器被请求的概率越大。

upstream backend {server 172.17.0.3:8081 weight=3;server 172.17.0.4:8082 weight=2;server 172.17.0.5:8083 weight=1;
}

weight默认为1 。

2. 最少连接，Least Connections

将请求分发给当前连接数最少的服务器，适用于处理时间长、连接占用多的请求。

upstream backend {least_conn;server 172.17.0.3:8081;server 172.17.0.4:8082;server 172.17.0.5:8083;
}

3. IP哈希，IP Hash

根据客户端 IP 地址进行哈希计算，保证同一客户端的请求总是转发到同一台服务器，适用于会话保持。

upstream backend {ip_hash;server 172.17.0.3:8081;server 172.17.0.4:8082;server 172.17.0.5:8083;
}

4. 哈希，Hash

根据自定义的键值进行哈希计算来分发请求。

upstream backend {hash $request_uri;server 172.17.0.3:8081;server 172.17.0.4:8082;server 172.17.0.5:8083;
}

可以使用以下变量作为键值：

• $remote_addr：客户端 IP 地址
• $request_uri：请求的 URI
• $http_cookie：请求的 Cookie

ip_hash和hash $remote_addr一样都可以实现同一个客户端的请求分配到同一个后端服务器。但是一般这种情况使用前者更多。

6. HTTPS

首先要安装有openssl，然后创建一个存放证书和私钥的文件夹，比如mkdir C:\nginx\ssl

执行

openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout C:\nginx\ssl\nginx-selfsigned.key -out C:\nginx\ssl\nginx-selfsigned.crt

按问题填写信息，就可以。

得到2个文件后，复制到容器中，比如/etc/nginx/ssl目录下，然后再default.conf中添加一个server块，如下

server {listen 443 ssl;listen [::]:443 ssl;server_name localhost;ssl_certificate /etc/nginx/ssl/nginx-selfsigned.crt;ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/nginx-selfsigned.key;location / {root   /usr/share/nginx/html;index  index.html index.htm;}location /app {proxy_pass http://backend/;}error_page  500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   /usr/share/nginx/html;}
}

打开浏览器访问https://localhost

7. 虚拟主机

一个server块就是一个虚拟主机。

新建一个conf文件和default.conf同一目录。

upstream backend2 {server 172.17.0.3:8081 weight=2;server 172.17.0.4:8082 weight=2;server 172.17.0.5:8083 weight=6;
}server {listen       81;listen  [::]:81;server_name  localhost;location / {root   /usr/share/nginx/html;index  index.html index.htm;}location /app {proxy_pass http://backend2/;}error_page   500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   /usr/share/nginx/html;}
}

重启服务，浏览器访问http://localhost:81/app 。

利用这种方式，我们可以在同一台机器上部署多个网站。