【Nginx】核心概念与安装配置解释

1. 概述

Nginx是我们常用的一款Http和反向代理服务器，同时可以作为负载均衡器、邮件代理、HTTP缓存服务。它以其轻量级、高并发的特点广泛应用于各种场景。作为一名研发人员，掌握Nginx的应用和实践非常重要。
本节主要解释一下Nginx中的几个常用核心概念，并聊一聊如何进行安装和配置。

2. 核心概念

下面先对核心概念做一下解释

2.1.Http服务器

最常见的就是作为前端服务的Http服务器，我们的前端项目在发布的时候往往会打包成一组静态文件，而Nginx 可以直接作为一个静态资源（如 HTML 文件、图片、CSS 样式表、JavaScript 脚本等）的 Web 服务器来使用。它能高效地处理对这些静态资源的请求，快速响应客户端，减轻后端应用服务器的负担，提升网站整体的访问速度。
例如vue3+vite项目的打包和配置过程，可以参考我这篇博客：【Vue3实践】（六）Vue3使用vite处理环境变量、打包部署、nginx配置

2.2.反向代理

所谓的代理，就是客户端与服务端不直接交互，而是在中间加入了一层代理层，由代理层对服务请求和相应做转发。我们常说的代理包含两种，正向代理与反向代理。

• 正向代理：代理层代理的是客户端，由代理层与服务端做交互，并将信息转发给客户端。
• 反向代理：代理层代理的是服务端，客户端与代理层交互，而不知道服务端的具体情况。

下面有一幅图来表示正向代理和反向代理的区别：

简单的说，正向代理就是服务端不知道发起请求的客户端是谁，反向代理就是客户端不知道提供服务的服务端是谁。

2.3. 负载均衡

负载均衡往往是和反向代理共同使用的，当后端有多个服务器在提供相同的服务，Nginx可以按照一定的负载均衡策略，将客户端的请求合理的分配到不同的服务端处理，避免单个服务器负载过高而其他的服务器又非常空闲，从而提高架构整体性能和可用性。

Nginx中常用的负载均衡策略有3种：轮询、加权轮询、IP Hash。

• 轮询：适用于各个服务器性能相近的场景，就是按服务器的顺序，将请求依次转发到不同的服务器处理，假如有ABC三台服务，请求就会按照A,B,C,A,B,C…的顺序依次执行。。
• 加权轮询：适用于各个服务器性能不同的场景，在轮询的基础上给按性能给服务器分配权重。后续的请求就会趋近于这个权重来进行访问，比如服务器 A 权重为 3，服务器 B 权重为 2，服务器 C 权重为 1，那么在分配请求时，每 6 个请求中，A 会分配到 3 个，B 会分配到 2 个，C 会分配到 1 个，以此体现不同服务器的处理能力差异，将更多请求分配给性能更强的服务器。
• IP Hash：常用于有状态服务（如需要保持会话状态的应用）的场景，根据客户端的 IP 地址通过哈希算法计算出一个值，然后根据这个值来决定将请求分配到哪台后端服务器上，这样能保证来自同一个 IP 的请求始终被分配到同一台后端服务器。

3. 安装与配置

3.1.安装

Nginx的安装很简单，ubantu可以通过apt，CentOS可以使用yum来进行安装，当然也可以使用Docker安装。Docker的安装方式参考《【Docker】（五）使用bind mounts修改Docker容器中的Nginx配置文件》，里面讲了如何通过Docker安装Nginx并将配置文件挂载出来。

接下来看一下CentOS的安装方式，运行以下脚本：

sudo yum install nginx

执行完成后nginx，就安装好了，可以通过nginx -V（V是大写的）来查看Nginx的信息。

注：图中高亮显示的部分，就是Nginx的配置文件所在的位置，接下来可以通过nginx指令来启动Nginx。

nginx
# 查看进程
ps -ef | grep nginx

查看进程后可以看到，有1个master节点和4个worker节点，worker节点数和当前服务器的CPU核心数有关在下面的配置文件解释中会讲到。

3.2.配置文件解释

解释一下nginx.conf这个配置文件中的常用配置项的含义：

3.2.1.全局配置块

全局配置块位于文件的顶部，定义 Nginx 的全局设置，影响整个服务。

• user：用户名，自己随便写
• worker_processes：工作线程数，设置为auto之后，会按照CPU核心数来设置工作线程
• error_log：保存错误日志的路径
• pid：记录主进程 PID 的文件路径
• incluede：引入其他.conf配置文件的位置

事件配置块中：

• worker_connections：每个工作进程允许的最大连接数

3.2.2.HTTP 配置块

HTTP 块是 Nginx 配置的核心，定义了 Web 服务的行为，包括服务器、路由、缓存等

• include：加载其他配置文件，实现配置分离。
• log_format：日志打印的格式
• access_log：访问日志的路径
• sendfile：启用高效文件传输模式，用于减少 CPU 和内存占用
• tcp_nopush：优化 TCP 包的传输，减少网络延迟
• default_type：未匹配文件类型时的默认 MIME 类型

3.2.3.Server 块

Server 块用于定义虚拟主机，每个 Server 块对应一个站点。

• listen：监听的端口号
• server_name：绑定的域名，可用通配符
• location：定义 URL 路径规则及对应处理方式
• root：文件根目录，在直接访问Nginx的虚拟主机端口时，会默认的访问根目录下的index.html
• index：修改默认访问html文件，一般是index index.html index.htm;
• error_page：定义错误码及重定向的文件名。

我们打开根目录可以看到，里面就有默认的index.html,404.html,50x.html等文件

3.2.4.Location 块

Location 是 Server 块的子配置，匹配 URL 路径并定义处理规则。
下面是一个拓展的location块：

location /api/ {proxy_pass http://backend_server; # 转发到后端服务器。proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico)$ {root /usr/share/nginx/images;     # 图片文件存放目录。expires 30d;                      # 缓存时间。
}

• proxy_pass：设置反向代理目标地址，大多数时候是配合upstream一起使用，upstream可以配置负载均衡策略。
• proxy_set_header：传递自定义请求头给后端。
• ~*：正则表达式匹配，不区分大小写。
• expires：设置客户端缓存过期时间。

---

location中的各种通配符按优先级，如下所示：

• 精确匹配 (=)。
• 前缀匹配加通配符 (^~)。
• 正则表达式匹配 (~ 和 ~*)，多个正则时，按照配置文件中先后顺序匹配。
• 普通前缀匹配（默认，无符号），按路径长度优先。

3.2.5.upstream

upstream 是定义后端服务器组的模块，用于负载均衡和请求分发。它允许您在多个后端服务之间分配请求流量。

• 轮询配置：

  upstream backend_servers {server 192.168.1.101:8080;  # 后端服务器1server 192.168.1.102:8080;  # 后端服务器2server 192.168.1.103:8080;  # 后端服务器3
  }
  

• 加权轮询配置：

  upstream backend_servers {server 192.168.1.101:8080 weight=3;server 192.168.1.102:8080;
  }
  

• IP HASH 配置：

  upstream backend_servers {ip_hash;server 192.168.1.101:8080;server 192.168.1.102:8080;
  }
  

---

upstream一般是写在http块中的，例如：

http {upstream backend_servers {server 192.168.1.101:8080;server 192.168.1.102:8080;}server {location /api/ {proxy_pass http://backend_servers;proxy_cache cache_zone;       # 启用缓存proxy_cache_valid 200 302 10m; # 缓存 10 分钟proxy_cache_valid 404 1m;     # 404 错误缓存 1 分钟}}
}

3.2.6. mine.type文件

mime.types 文件用于定义 MIME 类型（Multipurpose Internet Mail Extensions），即文件的内容类型。
Nginx 会根据请求的文件扩展名匹配 mime.types 中定义的 MIME 类型，然后在 HTTP 响应头中包含 Content-Type 字段，告知客户端正确的文件类型。

3.3.多虚拟主机配置

上面我们提到了每个server就是一个虚拟主机，在实际的工作中，我们往往会给不同的业务配置不同的虚拟主机，也就是在Nginx.conf中配置多个server，但是在实践中我们还有一个更优雅的方式。
上面的http块中有这么一行配置include /etc/nginx/conf.d/*.conf;，也就是在conf.d文件夹下导入所有以.conf结尾文件。所以我们就可以针对不同的业务在conf.d目录下新建不同.conf文件就可以了。

4. 总结

本篇讲述了Nginx的核心概念、安装，以及如何修改Nginx的配置文件，涵盖了Nginx入门相关的内容。