一、前言

Nginx 是一个高性能的 Web 和反向代理服务器, 它具有有很多非常优越的特性。

# 1.1 作为 Web 服务器

相比 Apache,Nginx 使用更少的资源,支持更多的并发连接,体现更高的效率。能够支持高达 50,000 个并发连接数的响应,其使用 epoll and kqueue 作为开发模型。

# 1.2 作为负载均衡服务器

Nginx 既可以在内部直接支持 Rails 和 PHP,也可以支持作为 HTTP代理服务器 对外进行服务。Nginx 用 C 编写, 不论是系统资源开销还是 CPU 使用效率都比 Perlbal 要好的多。
Nginx 安装非常的简单,配置文件 非常简洁(还能够支持perl语法),Bugs 非常少的服务器: Nginx 启动特别容易,并且几乎可以做到 7*24 不间断运行,即使运行数个月也不需要重新启动。

二、安装

# 2.1 添加仓库资源

vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo

添加如下内容:

[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1

注意 baseurl=http://nginx.org/packages/OS/OSRELEASE/$basearch/ OS/OSRELEASE 表示系统和版本号,根据自己情况而定。

# 2.2 查看 yum 资源列表

yum list | grep nginx

# 2.3 安装

yum install nginx

# 2.4 查看版本

nginx -v # 使用 -V 可以查看 nginx 安装时依赖的模块

# 2.5 常用命令

# 启动 nginx 服务
nginx
# 重启 nginx 服务
nginx -s reload
# 关闭 nginx 服务
nginx -s quit
# 测试 nginx.conf 配置文件合法性
nginx -t

# 2.6 信号量

# 重新加载配置文件
kill HUP `cat /var/run/nginx.pid`
# 重读日志文件
kill USR1 `cat /var/run/nginx.pid`

下图为启动 nginx 服务的默认首页:

三、目录/文件介绍

# 3.1 目录介绍

日志相关

/etc/logrotate.d/nginx # Nginx 日志轮转,用于 logrotate 服务的日志切割
/var/log/nginx         # 存放请求日志和错误日志

服务配置相关

/etc/nginx/nginx.conf           # 主配置文件
/etc/nginx/conf.d/default.conf  # 默认加载配置文件

编码相关

/etc/nginx/koi-utf
/etc/nginx/koi-win
/etc/nginx/win-utf

请求类型相关

/etc/nginx/mime.types # 设置 http 协议的 Content-Type 与扩展名对应关系

守护进程相关

/usr/lib/systemd/system/nginx-debug.service
/usr/lib/systemd/system/nginx.service
/etc/sysconfig/nginx
/etc/sysconfig/nginx-debug

模块相关

/usr/lib64/nginx/modules
/etc/nginx/modules

命令相关

/usr/sbin/nginx
/usr/sbin/nginx-debug

帮助文档

/usr/share/doc/nginx-1.12.1

缓存相关

/var/cache/nginx

# 3.2 配置文件介绍

以下是主配置文件内容(/etc/nginx/nginx.conf/etc/nginx/conf.d/default.conf),下文介绍的内容基本上都是在配置文件中进行配置。
其中,/etc/nginx/nginx.conf 引用了 /etc/nginx/conf.d/default.conf 内容。

#运行用户
user nginx;
#启动进程,通常设置成和cpu的数量相等
worker_processes  1;
#全局错误日志及PID文件
error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;
#工作模式及连接数上限
events {
    #epoll是多路复用IO(I/O Multiplexing)中的一种方式,
    #仅用于linux2.6以上内核,可以大大提高nginx的性能
    use   epoll;
    #单个后台worker process进程的最大并发链接数
    worker_connections  1024;
}
http {
    #设定mime类型,类型由mime.type文件定义
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #设定日志格式
    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 指令指定 nginx 是否调用 sendfile 函数(zero copy 方式)来输出文件,
    #对于普通应用,必须设为 on,
    #如果用来进行下载等应用磁盘IO重负载应用,可设置为 off,
    #以平衡磁盘与网络I/O处理速度,降低系统的uptime.
    sendfile     on;
    #tcp_nopush     on;
    #连接超时时间
    keepalive_timeout  65;
    tcp_nodelay     on;
    #开启gzip压缩
    gzip  on;
    gzip_disable "MSIE [1-6].";
    #设定请求缓冲
    client_header_buffer_size    128k;
    large_client_header_buffers  4 128k;
    #设定虚拟主机配置
    server {
        #侦听80端口
        listen    80;
        #定义使用 www.extlight.com访问
        server_name  www.extlight.com;
        #设定本虚拟主机的访问日志
        access_log  logs/nginx.access.log  main;
        #默认请求
        location / {
            #定义服务器的默认网站根目录位置
            root   /usr/share/nginx/html;
            #定义首页索引文件的名称
            index  index.html index.htm;
        }
        # 定义错误提示页面
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   /usr/share/nginx/html;
        }
    }
}

四、location 讲解

location 用于匹配客户端发送的 url ,从而定位请求资源。
匹配方式大致分成 3 类:

  1. location = xxx {} # 精准匹配
  2. location pattern {} # 一般匹配
  3. location ~ pattern {} # 正则表达式匹配

# 4.1 案例分析

假设 Nginx 配置文件中有如下配置:

location = / {
    [ 配置 A ]
}
location / {
    [ 配置 B ]
}
location /documents/ {
    [ 配置 C ]
}
location ^~ /images/ {
    [ 配置 D ]
}
location ~* \.(gif|jpg|jpeg)$ {
    [ 配置 E ]
}

当请求 http://192.168.2.25/ 时,会定位到配置 A;
当请求 http://192.168.2.25/index.html 时,会定位到配置 B;
当请求 http://192.168.2.25/documents/document.html 时,会定位到配置 C;
当请求 http://192.168.2.25/images/1.gif 时,会定位到配置 D;
当请求 http://192.168.2.25/documents/1.jpg 时,会定位到配置 E。

五、rewrite 重写

使用 Nginx 提供的全局变量或自己设置的变量,结合正则表达式和标志位实现 url 重写以及重定向。
rewrite 使用范围:在 server、location 和 if 中。
rewrite 与 location 的区别:rewrite 是在同一域名内更改获取资源的路径,而 location 是对一类路径做控制访问或反向代理。

# 5.1 rewrite 语法

rewrite regex replacement [flag]

语法说明:

regex:正则表达式
replacement :重定向位置
flag:标志位
    last : 相当于Apache的[L]标记,表示完成rewrite
    break : 停止执行当前虚拟主机的后续rewrite指令集
    redirect : 返回302临时重定向,地址栏会显示跳转后的地址
    permanent : 返回301永久重定向,地址栏会显示跳转后的地址

# 5.2 if 语法

如果在 if 中执行 rewrite 操作,需要了解如下判断规则:

if(condition){...}

判断规则:

当表达式只是一个变量时,如果值为空或任何以 0 开头的字符串都会当做 false
直接比较变量和内容时,使用 = 或 !=
~ 正则表达式匹配,~*不区分大小写的匹配,!~ 区分大小写的不匹配
-f 和 !-f 用来判断是否存在文件
-d 和 !-d 用来判断是否存在目录
-e 和 !-e 用来判断是否存在文件或目录
-x 和 !-x 用来判断文件是否可执行

# 5.3 案例介绍

if ($http_user_agent ~ MSIE) {
    rewrite ^(.*)$ /msie/$1 break; # 如果UA包含"MSIE",rewrite请求到/msie/目录下
}
if ($http_cookie ~* "id=([^;]+)(?:;|$)") {
    set $id $1; # 如果cookie匹配正则,设置变量$id等于正则引用部分
 }
if ($request_method = POST) {
    return 405; # 如果提交方法为POST,则返回状态405(Method not allowed)。return不能返回301,302
}
if ($slow) {
    limit_rate 10k; # 限速,$slow可以通过 set 指令设置
}
if (!-f $request_filename){
    break;
    proxy_pass  http://127.0.0.1; # 如果请求的文件名不存在,则反向代理到 localhost 。这里的break也是停止rewrite检查
}
if ($args ~ post=140){
    rewrite ^ http://example.com/ permanent; # 如果query string中包含"post=140",永久重定向到 example.com
}

常用变量如下:

$args             # 这个变量等于请求行中的参数,同 $query_string
$content_length   # 请求头中的 Content-length 字段。
$content_type     # 请求头中的 Content-Type 字段。
$document_root    # 当前请求在 root 指令中指定的值。
$host             # 请求主机头字段,否则为服务器名称。
$http_user_agent  # 客户端 agent 信息
$http_cookie      # 客户端 cookie 信息
$limit_rate       # 这个变量可以限制连接速率。
$request_method   # 客户端请求的动作,通常为 GET 或 POST。
$remote_addr      # 客户端的IP地址。
$remote_port      # 客户端的端口。
$remote_user      # 已经经过 Auth Basic Module 验证的用户名。
$request_filename # 当前请求的文件路径,由 root 或 alias 指令与 URI 请求生成。
$scheme           # HTTP 方法(如http,https)。
$server_protocol  # 请求使用的协议,通常是 HTTP/1.0 或 HTTP/1.1。
$server_addr      # 服务器地址,在完成一次系统调用后可以确定这个值。
$server_name      # 服务器名称。
$server_port      # 请求到达服务器的端口号。
$request_uri      # 包含请求参数的原始URI,不包含主机名,如:”/foo/bar.php?arg=baz”。
$uri              # 不带请求参数的当前URI,$uri不包含主机名,如”/foo/bar.html”。
$document_uri     # 与 $uri 相同。

六、访问控制

依赖 ngx_http_access_module 模块。
/etc/nginx/nginx.conf 文件末尾中,有一行 include /etc/nginx/conf.d/*.conf; 设置,表示该文件会引入 /etc/nginx/conf.d/ 下的 .conf 结尾的文件。
/etc/nginx/conf.d/ 下有一个 default.conf 文件,我们修改其部分内容:

server_name  access;
location / {
    root   /usr/share/nginx/html;
    deny   192.168.2.2;
    allow all;
    index  index.html index.htm;
}

在 location 中配置了 deny 和 allow,表示除了 192.168.2.2 的 ip,允许其他 ip 访问 nginx。其中,192.168.2.2 为宿主机 ip 地址。

七、文件压缩

依赖 ngx_http_gzip_module 模块。

location ~* \.(jpg|gif|png|txt|xml)$ {
    gzip on;
    gzip_http_version 1.1;
    gzip_comp_level 6;
    gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript image/jpeg image/gif image/png
    ;
    root /opt/test;
}

压缩 /opt/test 目录下的资源。可通过浏览器调试工具查看请求返回加载资源文件的大小。
常用配置说明:

gzip on|off;               # 是否开启 gzip,默认值为 off。
gzip_buffers 32 4k|16 8k;  # 缓冲,压缩在内存中缓存分成几块,每块大小
gzip_comp_level [1~9];     # 指定 gzip 压缩程度。推荐使用 6。压缩级别越高,越浪费 cpu 计算资源
gzip_disable MSIE [4-6]\.; # 响应 IE4~IE6 浏览器的请求时,不使用 gzip。
gzip_min_length 200;       # 大于 200 字节就进行文件压缩
gzip_http_version 1.0|1.1; # 使用 http/1.1 协议才进行文件压缩,默认值为 1.1。
gzip_types mime-type ...;  # 设置需要压缩文件的类型,如:text/plain text/css
gzip_vary on|off;          # 是否传输 gzip 压缩标识,默认值为 off。

八、静态资源缓存

依赖 ngx_http_headers_module 模块。

location ~* \.(jpg|gif|png|txt|xml)$ {
    expires 24h;
    root /opt/test;
}

向响应头中添加 Cache-Control,设置缓存时间为 24 小时。
语法:

expires 60s; # 60 秒
expires 10m; # 10 分钟
expires 2h;  # 2 小时
expires 30d; # 30 天

九、跨域

依赖 ngx_http_headers_module 模块。

location ~* \.(jpg|gif|png|txt|xml)$ {
    gzip on;
    gzip_http_version 1.1;
    gzip_comp_level 2;
    gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript image/jpeg image/gif image/png
    ;
    # 设置允许跨域请求
    add_header 'Access-Control-Allow-Origin' '*';
    add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';
    add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST,PUT,DELETE, OPTIONS';
    root /opt/test;
}

十、防盗链

依赖 ngx_http_referer_module 模块。

location ~* \.(jpg|gif|png|txt|xml)$ {
    valid_referers none blocked 192.168.2.25;
    if ($invalid_referer) {
            return 403;
    }
}

只允许 192.168.2.25 的服务器请求资源。

十一、反向代理

依赖 ngx_http_proxy_module 模块。

listen       80;
location / {
    proxy_pass http://192.168.2.25:8080;
    proxy_set_header Host $http_host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_connect_timeout 30;
    proxy_send_timeout 30;
    proxy_read_timeout 30;
    proxy_buffering on;
    proxy_buffer_size 32k;
    proxy_buffers 4 128k;
    proxy_busy_buffers_size 256k;
    proxy_temp_file_write_size 128k;
    proxy_max_temp_file_size 256k;
}

8080 端口为 tomcat 启动端口。浏览器访问 http://192.168.2.25 后会看到 tomcat 首页。
常用配置说明:

proxy_pass url;                  # 被代理服务器地址。如:http://127.0.0.1:8080。
proxy_set_header xx xx;          # 更改 Nginx 服务器接收的客户端请求的头信息,然后将新请求头发给后端服务器。
proxy_connect_timeout 30;        # Nginx 与后端服务器建立连接超时时间
proxy_send_timeout 30;           # Nginx 向后端服务器发送 write 请求后,等待响应的超时时间。
proxy_read_timeout 30;           # Nginx 向后端服务器发送 read 请求后,等待响应的超时时间。
proxy_buffering on|off;          # 是否开启 Proxy Buffer
proxy_buffer_size 32k;           # 缓冲区大小
proxy_buffers 4 128k;            # 缓冲区数量和大小
proxy_busy_buffers_size 256k;    # 设置系统很忙时可以使用的 proxy_buffers的大小,官方推荐位 proxy_buffers * 2
proxy_temp_file_write_size 128k; # 当后端服务器的响应过大时 Nginx 一次性写入临时文件的数据大小
proxy_max_temp_file_size 256k;   # 每个请求能用磁盘上临时文件最大大小

十二、负载均衡

依赖 ngx_http_upstream_module 模块。

upstream mytomcat {
    server 192.168.2.25:8081;
    server 192.168.2.25:8082;
    server 192.168.2.25:8083;
}
server {
    location / {
        proxy_pass http://mytomcat;
    }
}

启动 3 个 tomcat 服务。浏览器访问 http://192.168.2.25,nginx 默认通过轮询方式将请求转发给 3 个 tomcat 服务。
均衡策略补充:
策略一:轮询(默认),即上述配置。
策略二:最少链接,客户端请求会被转发到连接数最少的服务器上。

upstream mytomcat {
    least_conn;
    server 192.168.2.25:8081;
    server 192.168.2.25:8082;
    server 192.168.2.25:8083;
}

策略三:weight 权重,指定轮询几率,权重越大,请求转发到的几率越大。

upstream mytomcat {
    server 192.168.2.25:8081 weight=3;
    server 192.168.2.25:8082 weight=2;
    server 192.168.2.25:8083;
}

策略四:ip_hash,每个请求按访问 ip 的 hash 值分配。

upstream mytomcat {
    ip_hash;
    server 192.168.2.25:8081;
    server 192.168.2.25:8082;
    server 192.168.2.25:8083;
}

策略五:url_hash(第三方),需要安装 url_hash 模块,按访问 url 的 hash 结果来分配请求。

upstream mytomcat {
    hash  $request_uri;
    server 192.168.2.25:8081;
    server 192.168.2.25:8082;
    server 192.168.2.25:8083;
}

策略六:fair(第三方),需要安装 nginx-upstream-fair 模块,按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。

upstream mytomcat {
    fair;
    server 192.168.2.25:8081;
    server 192.168.2.25:8082;
    server 192.168.2.25:8083;
}

十三、代理缓存

依赖 ngx_http_proxy_module 模块。

upstream mytomcat {
    server 192.168.2.25:8081;
    server 192.168.2.25:8082;
    server 192.168.2.25:8083;
}
proxy_cache_path /usr/proxy/cache level=1:2 keys_zone=light_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;
server {
    location / {
        proxy_pass http://mytomcat;
        proxy_buffering on;
        proxy_cache light_cache;
        proxy_cache_valid 200 304 12h;
        proxy_cache_valid any 10m;
        proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;
        add_header Nginx-Cache "$upstream_cache_status";
    }
}

Proxy Cache 机制依赖于 Proxy Buffer 机制,因此,只有当 Proxy Buffer 开启时,Proxy Cache 的配置才发挥作用。
常用配置说明:

proxy_cache_path xx xx ..      # 设置 Nginx 服务器存储缓存数据路径以及缓存索引相关内容
proxy_cache name|off;          # name 表示存放缓存索引的内存区域名称,off 表示关闭 Proxy Cache
proxy_cache_valid 200 304 12h; # 针对不同的 HTTP 响应状态设置不同的缓存时间
proxy_cache_key xxx;           # 设置 Nginx 服务器在内存中为缓存数据建立索引时使用的关键字

十四、配置 HTTPS

依赖 ngx_http_ssl_module 模块。
需要开发者购买 CA 证书。

server {
    listen  443;
    ssl on;
    ssl_certificate  /etc/nginx/cert/xxx.pem;
    ssl_certificate_key  /etc/nginx/cert/xxx.key;
    ssl_session_cache shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 10m;
}

十五、参考资料