Nginx学习笔记（二）——编译安装步骤详解、Nginx性能优化、Nginx主配置文件详解
文章目录
- 一、Nginx相关问题
- 1.1 Nginx是如何处理一个请求的呢？
- 1.2 Nginx为什么不使用多线程？为什么性能这么高？nginx是如何实现高并发的？
- 二、Nginx的编译安装及调优
- 2.1 编译安装
- 2.2调优
- 三、Nginx主配置文件结构
- 3.1 main模块
- 3.2 events模块
- 3.3 http 模块
- 3.4 server 模块
- 3.5 location模块
- 3.6 upstream 模块
一、Nginx相关问题
1.1 Nginx是如何处理一个请求的呢？
（1）nginx在启动时，会解析配置文件，得到需要监听的端口与ip地址；然后在nginx的master进程里面，先初始化好这个监控的socket，再进行listen；然后再fork出多个子进程出来, 子进程会竞争accept新的连接。
（2）此时，客户端就可以向nginx发起连接了。当客户端与nginx进行三次握手，与nginx建立好一个连接后；
（3）此时，某一个子进程会accept成功，然后Nginx创建对连接的封装，即ngx_connection_t结构体。接着，根据事件调用相应的事件处理模块，如http模块与客户端进行数据的交换。
（4）最后，nginx或客户端来主动关掉连接，到此，一个连接就完成了。
1.2 Nginx为什么不使用多线程？为什么性能这么高？nginx是如何实现高并发的？
（1）例如Apache服务器的工作原理，创建多个进程或线程，而每个进程或线程都会为其分配cpu和内存，但是并发过大会榨干服务器资源。由于web server的工作性质决定了每个request的大部份生命都是在网络传输中，实际上花费在server机器上的时间片不多。这是几个进程就解决高并发的秘密所在。即webserver刚好属于网络io密集型应用，不算是计算密集型。
（2）所以Nginx，采用单线程异步非阻塞处理请求，运用epoll模型，提供了一个队列，排队解决，不会为每个请求分配cpu和内存资源，节省了大量资源，同时也减少了大量的CPU的上下文切换。所以才使得Nginx支持更高的并发。
（3）Nginx会有一个master主进程，一个master对应多个worker工作进程，每个worker工作进程可以处理多个请求，每进来一个request，会有一个worker进程去处理。但不是全程的处理，处理到可能发生阻塞的地方，比如向后端服务器转发request，并等待请求返回。那么，这个处理的worker继续处理其他请求，而一旦后端服务器返回了，就会触发这个事件，worker才会来接手，这个request才会接着往下走。
- 面试常见问题
二、Nginx的编译安装及调优
- 性能优化参考
2.1 编译安装
- 可下载最新版本nginx
1、 解压：
1）解压tar包： tar zxf nginx-1.15.7.tar.gz
2）隐藏nginx版本，防止被攻击：vim nginx-1.15.7/src/core/nginx.h
nginx-1.15.9目录里的内容
1）auto目录：里面有4个子目录，cc是编译使用的，os是判断操作系统类型的，其他都是辅助configure编译的，也就是操作系统有什么特性供nginx使用
2)CHANGES：各版本的改变，bug修复等信息;CHANGES.ru：nginx作者是俄罗斯人，这是俄罗斯版本
3)conf: 为了方便运维配置，conf目录里有示例文件，安装好后会拷贝到安装目录
4）configure
5）contrib：提供nginx语法检测字体
cp -r contrib/vim/* ~/.vim ##家目录下如果没有.vim目录，手动新建
6）html:默认发布目录，50x.html是报500错误时的页面
7) src:源码目录
修改文件 /nginx-1.15.9/src/core/nginx.h
#define NGINX_VER "nginx/" NGINX_VERSION
改为：
#define NGINX_VER "nginx/"
3） 在Nginx源码/auto/cc/gcc文件中： vim auto/cc/gcc
- 在此Debug模式模式会插入许多追踪和ASSERT之类的信息，在正常编译过程中结束，会产生几兆大小的包，我们可以在编译之前关闭debug模式，这样在编译结束，只会产生几百K左右的包大小。
# debug
#CFLAGS="$CFLAGS -g" ##本行注释掉，关闭debug日志模式，
2、编译安装nginx
1）安装gcc编译器和openssl-devel： yum install gcc openssl-devel -y
2）在 /root/nginx/nginx-1.15.9 目录下编译：
./configure \
###自定义配置：
--prefix=/usr/local/nginx \
--pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid \
--lock-path=/var/lock/nginx.lock \
--error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
--http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
--with-http_gzip_static_module \
--http-client-body-temp-path=/var/temp/nginx/client \
--http-proxy-temp-path=/var/temp/nginx/proxy \
--http-fastcgi-temp-path=/var/temp/nginx/fastcgi \
--http-uwsgi-temp-path=/var/temp/nginx/uwsgi \
--http-scgi-temp-path=/var/temp/nginx/scgi
--prefix=PATH
## 指定nginx的安装目录。默认 /usr/local/nginx
--with-http_realip_module
##通过这个模块允许我们改变客户端请求头中客户端IP地址值(例如X-Real-IP 或 X-Forwarded-For)
##意义在于能够使得后台服务器记录原始客户端的IP地址
--with-http_ssl_module
##使用https协议模块。默认情况下，该模块没有被构建。前提是openssl与openssl-devel已安装
--without-http_rewrite_module
##perl正则表达式使用在location指令和ngx_http_rewrite_module模块中。
发现报错：
原因：缺少依赖性：gd-devel-2.0.35-26.el7.x86_64.rpm（缺什么装什么）
3） 安装：yum install gd-devel-2.0.35-26.el7.x86_64.rpm，再次编译。
4）make && make install 安装
3、启动脚本做软链接： ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
nginx -t ##检测配置文件语法
nginx ##启动nginx
4、修改配置
1）查看nginx的默认配置文件：vim //usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2）修改用户，让nginx以nginx用户和用户组启动。
3）检测配置文件语法 ：nginx -t 修改了nginx用户和组后检测会报错，需要手动创建nginx用户
4）添加nginx用户：useradd nginx，此时就不报错了。
useradd -s /sbin/nologin -M -d /usr/local/nginx/ nginx创建用户
再次加载nginx的配置可能会出现报错：
nginx: [error] invalid PID number "" in "/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
#解决：删除/usr/local/nginx/logs/nginx.pid，再重新启动
5）此时 ps aux，可看到两个nginx进程，一个是root用户开启的master进程，一个是由nginx用户开启的worker进程
2.2调优
5、升级nginx的配置，调优
开启的work进程数是由cpu的总核心数决定的（有几核就有几个work进程）
1） 修改虚拟机cpu核心数（虚拟机关机）
2）查看逻辑CPU的个数：cat /proc/cpuinfo | grep “processor” | wc -l 发现是4核的
3）修改nginx开启的work进程数：vim //usr/local/nginx/conf/nginx.conf,并且重置nginx nginx -s reload
user nginx nginx;
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;
- nginx默认没有开启利用多核cpu，这样配置后，在计算最费时的资源时，使用的cpu核数越多，越快，'0001’从左到右一次表示第四，第三，第二，第一个cpu核心，0表示关闭，1表示开启
此时可以看到开启了4个work进程。
4）修改并发连接数：vim //usr/local/nginx/conf/nginx.conf,并且重置nginx nginx -s reload
worker_connections 65535 :单个后台worker process进程的 最大并发链接数 ，同时也受linux系统进程的最大打开文件数的限制，需要修改’ulimit -n 65536’设置后，方可生效。epoll是多路复用IO(I/O Multiplexing)中的一种方式 ，但是仅用于linux2.6以上内核,可以大大提高nginx的性能 ，Nginx正是由此IO模型支持高并发。Nginx支持select,poll,epoll,kqueue,resig,/dev/poll.kqueue对应BSD系统的高效IO模型，epoll对应Linux系统的高效模型。I/O多路复用：如果一个I/O流进来，我们就开启一个进程处理这个I/O流。那么假设现在有一百万个I/O流进来，那我们就需要开启一百万个进程一一对应处理这些I/O流（——这就是传统意义下的多进程并发处理）。思考一下，一百万个进程，你的CPU占有率会多高，这个实现方式及其的不合理。所以人们提出了I/O多路复用这个模型，一个线程，通过记录I/O流的状态来同时管理多个I/O，可以提高服务器的吞吐能力
ps aux 查看进程，cat /proc/2212/limits
如果不是我们期望的65535，
ulimit -a #查看系统的最大打开文件数
ulimit -n 65535 #更改系统配置，立即生效
nginx -s reload,然后重新查看。
三、Nginx主配置文件结构
nginx配置文件主要分为六个区域：
main(全局设置)、events(nginx工作模式)、http(http设置)、sever(主机设置)、location(URL匹配)、upstream(负载均衡服务器设置)。
3.1 main模块
下面时一个main区域，他是一个全局的设置：
user nobody nobody;
worker_processes 1;
error_log /usr/local/var/log/nginx/error.log notice;
pid /usr/local/var/run/nginx/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 1024;
user 来指定Nginx Worker进程运行用户以及用户组，默认由nobody账号运行。但我们一般更改为用户nginx运行，需要在nginx主机创建用户nginx。
worker_processes来指定了Nginx要开启的子进程数。每个Nginx进程平均耗费10M~12M内存。根据经验，一般指定1个进程就足够了，如果是多核CPU，建议指定和CPU的数量一样的进程数即可。
error_log用来定义全局错误日志文件。日志输出级别有debug、info、notice、warn、error、crit可供选择，其中，debug输出日志最为最详细，而crit输出日志最少。
pid用来指定进程id的存储文件位置。
worker_rlimit_nofile用于指定一个nginx进程可以打开的最多文件描述符数目，这里是65535，需要使用命令“ulimit -n 65535”来设置。
3.2 events模块
events模块来用指定nginx的工作模式和工作模式及连接数上限，一般是这样：
events {
use kqueue; #mac平台
worker_connections 1024;
}
use用来指定Nginx的工作模式。Nginx支持的工作模式有select、poll、kqueue、epoll、rtsig和/dev/poll。其中select和poll都是标准的工作模式，kqueue和epoll是高效的工作模式，不同的是epoll用在Linux平台上，而kqueue用在BSD系统中，因为Mac基于BSD,所以Mac也得用这个模式，对于Linux系统，epoll工作模式是首选。
worker_connections用于定义Nginx每个进程的最大连接数，即接收前端的最大请求数，默认是1024。最大客户端连接数由worker_processes和worker_connections决定，即Max_clients=worker_processes*worker_connections，在作为反向代理时，Max_clients变为：Max_clients = worker_processes * worker_connections/4。
进程的最大连接数受Linux系统进程的最大打开文件数限制，在执行操作系统命令“ulimit -n 65536”后worker_connections的设置才能生效。
3.3 http 模块
http模块是最核心的模块了，它负责HTTP服务器相关属性的配置，它里面的server和upstream子模块，至关重要，等到反向代理和负载均衡以及虚拟目录等会仔细说。
http{
include 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 /usr/local/var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
keepalive_timeout 10;
#gzip on;
upstream myproject {
.....
}
server {
....
}
}
include 用来设定文件的mime类型,类型在配置文件目录下的mime.type文件定义，来告诉nginx来识别文件类型。
default_type设定了默认的类型为二进制流，也就是当文件类型未定义时使用这种方式，例如在没有配置asp 的locate 环境时，Nginx是不予解析的，此时，用浏览器访问asp文件就会出现下载了。
log_format用于设置日志的格式，和记录哪些参数，这里设置为main，刚好用于access_log来记录这种类型。
main的类型日志如下：也可以增删部分参数。
127.0.0.1 - - [21/Apr/2015:18:09:54 +0800] "GET /index.php HTTP/1.1" 200 87151 "-" "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_2) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/41.0.2272.76 Safari/537.36"
access_log 用来纪录每次的访问日志的文件地址，后面的main是日志的格式样式，对应于log_format的main。
sendfile参数用于开启高效文件传输模式。将tcp_nopush和tcp_nodelay两个指令设置为on用于防止网络阻塞。
keepalive_timeout设置客户端连接保持活动的超时时间。在超过这个时间之后，服务器会关闭该连接。
3.4 server 模块
sever 模块是http的子模块，它用来定一个虚拟主机。
server {
listen 8080;
server_name localhost 192.168.12.10 www.yangyi.com;
# 全局定义，如果都是这一个目录，这样定义最简单。
root /Users/yangyi/www;
index index.php index.html index.htm;
charset utf-8;
access_log usr/local/var/log/host.access.log main;
aerror_log usr/local/var/log/host.error.log error;
....
}
server标志定义虚拟主机开始。
listen用于指定虚拟主机的服务端口。
server_name用来指定IP地址或者域名，多个域名之间用空格分开。
root 表示在这整个server虚拟主机内，全部的root web根目录。注意要和locate {}下面定义的区分开来。
index 全局定义访问的默认首页地址。注意要和locate {}下面定义的区分开来。
charset用于设置网页的默认编码格式。
access_log用来指定此虚拟主机的访问日志存放路径，最后的main用于指定访问日志的输出格式。
3.5 location模块
location模块是nginx中用的最多的，也是最重要的模块了，负载均衡、反向代理、虚拟域名都与它相关。
location 根据它字面意思就知道是来定位的，定位URL，解析URL，所以，它也提供了强大的正则匹配功能，也支持条件判断匹配，用户可以通过location指令实现Nginx对动、静态网页进行过滤处理。像我们的php环境搭建就是用到了它。
我们先来设定默认首页和虚拟机目录。
location / {
root /Users/yangyi/www;
index index.php index.html index.htm;
}
location /表示匹配访问根目录。
root指令用于指定访问根目录时，虚拟主机的web目录，这个目录可以是相对路径（相对路径是相对于nginx的安装目录）。也可以是绝对路径。
index用于设定我们只输入域名后访问的默认首页地址，有个先后顺序：index.php index.html index.htm，如果没有开启目录浏览权限，又找不到这些默认首页，就会报403错误。
location 还有一种方式就是正则匹配，开启正则匹配这样：location ~。后面加个~。下面就是：
location ~ \.php$ {
root /Users/yangyi/www;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi.conf;
}
\.php$ 熟悉正则的我们直到，这是匹配.php结尾的URL，用来解析php文件。里面的root也是一样，用来表示虚拟主机的根目录。
fast_pass链接的是php-fpm 的地址。
3.6 upstream 模块
upstream 模块负责负载均衡模块，通过一个简单的调度算法来实现客户端IP到后端服务器的负载均衡。
upstream iyangyi.com{
ip_hash;
server 192.168.12.1:80;
server 192.168.12.2:80 down;
server 192.168.12.3:8080 max_fails=3 fail_timeout=20s;
server 192.168.12.4:8080;
}
在上面的例子中，通过upstream指令指定了一个负载均衡器的名称iyangyi.com。这个名称可以任意指定，在后面需要的地方直接调用即可。
里面是ip_hash这是其中的一种负载均衡调度算法，下面会着重介绍。紧接着就是各种服务器了。用server关键字表识，后面接ip。
Nginx的负载均衡模块目前支持4种调度算法:
- weight轮询（默认）。每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端某台服务器宕机，故障系统被自动剔除，使用户访问不受影响。weight。指定轮询权值，weight值越大，分配到的访问机率越高，主要用于后端每个服务器性能不均的情况下。
- ip_hash。每个请求按访问IP的hash结果分配，这样来自同一个IP的访客固定访问一个后端服务器，有效解决了动态网页存在的session共享问题。
- fair。比上面两个更加智能的负载均衡算法。此种算法可以依据页面大小和加载时间长短智能地进行负载均衡，也就是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。Nginx本身是不支持fair的，如果需要使用这种调度算法，必须下载Nginx的upstream_fair模块。
- url_hash。按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。Nginx本身是不支持url_hash的，如果需要使用这种调度算法，必须安装Nginx的hash软件包。
在HTTP Upstream模块中，可以通过server指令指定后端服务器的IP地址和端口，同时还可以**设定每个后端服务器在负载均衡调度中的状态**。常用的状态有：
- down，表示当前的server暂时不参与负载均衡。
- backup，预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障或者忙的时候，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。
- max_fails，允许请求失败的次数，默认为1。当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream 模块定义的错误。
- fail_timeout，在经历了max_fails次失败后，暂停服务的时间。max_fails可以和fail_timeout一起使用。
注意 ：当负载调度算法为ip_hash时，后端服务器在负载均衡调度中的状态不能是weight和backup。