安全运维-Nginx服务器就该这么玩~

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认识Nginx

Nginx简介

Nginx (发音Engine-x) 是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器，同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务，代码完全用C语言写成，已经移植到许多体系结构和操作系统。在连接高并发的情况下，Nginx是Apache服务不错的替代品。

官网的Title是Advancced Load Balancer, Web Server, & Reverse Proxy。 也就是说主打负载均衡、Web服务器和反向代理。

Nginx的功能

正向代理&&反向代理

正向代理：Nginx作为客户端。我们平时使用的"科学上网"软件就是一种正向代理，你的电脑不能访问外网，就由代理替你访问后回传。
反向代理：Nginx作为服务端。客户端对于代理是无感的。只需要将请求发送到反向代理服务器，由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后，再返回给客户端，此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器，暴露的是代理服务器地址，隐藏了真实服务器 IP 地址。

动静分离

为了加快网站的解析速度，可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析，加快解析速度，降低原来单个服务器的压力。

负载均衡

负载均衡一般通过轮询，加权轮询，ip hash三种方式。

轮询如图左所示，第1个请求给服务器1，第2个请求给服务器2，第3个请求给服务器3。当请求数量与服务器数量一致时达到最佳的均衡状态。
加权轮询如图右所示，根据权重去轮询，权重大的分配更多请求。可以根据服务器的CPU、内存等来设计权重。

IP Hash算法，对客户端请求的IP进行hash操作，然后根据hash结果将同一个客户端IP的请求分发给同一台服务器进行处理，可以解决session不共享的问题。之前文章说过cookie是存在客户端（如，浏览器）的，session是存在服务器的。

Nginx的安装

Linux

官方文档：Linux Packages
博主这里就不做了，编译出错什么的还要解决，比较麻烦，博主采用了下面的方法学习。

Docker

镜像下载

docker pull nginx

查看镜像

docker images

可以看到结果：

nginx                                latest    12766a6745ee   4 days ago      142MB

就说明下载成功了
使用命令：

docker run -d --name nginx_test -p 80:80 nginx

开启容器，之后访问http://ip:80即可

看到上面的图说明没有问题。

Nginx的目录

上图为当前版本nginx的主要目录

1. /usr/sbin/nginx：nginx执行命令
2. /usr/lib/nginx：各个模块，http、js等相关的
3. /usr/share/nginx：含html目录，网站代码放在里面即可
4. /etc/nginx：配置文件，下面详细讲述
5. /var/log/nginx：nginx的日志

一般会挂载日志、配置文件和代码目录

在当前目录下生成nginx目录，里面有src conf logs三个目录，之后我们查看日志、替换网站代码就不必进容器了。

cd nginx
docker cp nginx_test:/etc/nginx/ ./conf/

注意：需要将conf里面的nginx里面的文件及目录拷贝到conf下，并删除空的nginx目录。若不拷贝，挂载后可能会失败，显示找不到配置文件。
停止并删除之前启动的容器，启动新的容器（在nginx目录下）

docker run -d -p 80:80 -v $PWD/src:/usr/share/nginx/html -v $PWD/conf:/etc/nginx -v $PWD/logs:/var/log/nginx nginx

启动后本地文件目录如下图所示。

Nginx的命令

进入容器（替换container_id）

docker exec -it container_id bash

使用

nginx -h

查看命令帮助

nginx version: nginx/1.21.6
Usage: nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-p prefix]
             [-e filename] [-c filename] [-g directives]

Options:
  -?,-h         : this help
  -v            : show version and exit
  -V            : show version and configure options then exit
  -t            : test configuration and exit
  -T            : test configuration, dump it and exit
  -q            : suppress non-error messages during configuration testing
  -s signal     : send signal to a master process: stop, quit, reopen, reload
  -p prefix     : set prefix path (default: /etc/nginx/)
  -e filename   : set error log file (default: /var/log/nginx/error.log)
  -c filename   : set configuration file (default: /etc/nginx/nginx.conf)
  -g directives : set global directives out of configuration file

常用关闭 检查配置文件 重载配置文件

nginx -s stop
nginx -t
nginx -s reload

Nginx配置文件

nginx.conf和default.conf，一般default.conf是写全局配置，nginx.conf会include一下conf.d目录下的default.conf

Nginx配置文件结构

...              #全局块

events {         #events块
   ...
}

http      #http块
{
    ...   #http全局块
    server        #server块
    { 
        ...       #server全局块
        location [PATTERN]   #location块
        {
            ...
        }
        location [PATTERN] 
        {
            ...
        }
    }
    server
    {
      ...
    }
    ...     #http全局块
}

1、全局块：配置影响nginx全局的指令。一般有运行nginx服务器的用户组，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，允许生成worker process数等。
2、events块：配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。有每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，是否允许同时接受多个网路连接，开启多个网络连接序列化等。
3、http块：可以嵌套多个server，配置代理，缓存，日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置。如文件引入，mime-type定义，日志自定义，是否使用sendfile传输文件，连接超时时间，单连接请求数等。
4、server块：配置虚拟主机的相关参数，一个http中可以有多个server。
5、location块：配置请求的路由，以及各种页面的处理情况。

全局块

user：配置用户或者组
worker_processes：允许生成的进程数，默认auto
error_log：指定错误日志路径，级别。这个设置可以放入全局块，http块，server块，级别为：

1. debug
2. info
3. notice
4. warn
5. error
6. crit
7. alert
8. emerg
   pid：指定nginx进程运行文件存放地址

events块

accept_mutex：设置网路连接序列化，防止惊群现象发生，默认为on
multi_accept ：设置一个进程是否同时接受多个网络连接，默认为off
use：事件驱动模型，
9. select
10. poll
11. kqueue
12. epoll resig
13. dev
14. poll
15. eventport
worker_connections ：最大连接数，默认为1024

http全局块

include：文件扩展名与文件类型映射表，默认/etc/nginx/mime.types
default_type：默认文件类型，默认为application/octet-stream
sendfile：允许sendfile方式传输文件，默认为on，可以在http块，server块，location块。
sendfile_max_chunk ：每个进程每次调用传输数量不能大于设定的值，默认为0，即不设上限。
keepalive_timeout：连接超时时间，默认为65s，可以在http，server，location块。
log_format：日志格式，常见的有：

• 1.$remote_addr 与 $http_x_forwarded_for 用来记录nginx反向代理的ip地址和真实的客户端的ip地址；
• 2.$remote_user ：用来记录客户端用户名称；
• 3.$time_local ： 用来记录访问时间与时区；
• 4.$request ： 用来记录请求的url与http协议；
• 5.$status ： 用来记录请求状态，例如，成功是200；
• 6.$body_bytes_sent ：记录发送给客户端文件主体内容大小；
• 7.$http_referer ：用来记录从那个页面链接访问过来的；
• 8.$http_user_agent ：记录客户端浏览器的相关信息；

access_log：访问日志设置**

server全局块

keepalive_requests：单连接请求上限次数。
listen：监听端口，默认80
server_name：监听地址。默认localhost
error_page：错误页

location块

root：网站根目录，默认/usr/share/nginx/html
index：设置默认页 index.html
deny：拒绝的ip
allow：允许的ip
proxy_pass：请求转向mysvr 定义的服务器列表
proxy_redirect off;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_504;
proxy_connect_timeout 60：nginx跟后端服务器连接超时时间(代理连接超时)
proxy_read_timeout 60：连接成功后，与后端服务器两个成功的响应操作之间超时时间(代理接收超时)
proxy_buffer_size 4k：设置代理服务器（nginx）从后端realserver读取并保存用户头信息的缓冲区大小，默认与proxy_buffers大小相同，其实可以将这个指令值设的小一点
proxy_buffers 4 32k：proxy_buffers缓冲区，nginx针对单个连接缓存来自后端realserver的响应，网页平均在32k以下的话，这样设置
proxy_busy_buffers_size 64k：高负荷下缓冲大小（proxy_buffers*2）
proxy_max_temp_file_size：当 proxy_buffers 放不下后端服务器的响应内容时，会将一部分保存到硬盘的临时文件中，这个值用来设置最大临时文件大小，默认1024M，它与 proxy_cache 没有关系。大于这个值，将从upstream服务器传回。设置为0禁用。
proxy_temp_file_write_size 64k：当缓存被代理的服务器响应到临时文件时，这个选项限制每次写临时文件的大小。
proxy_temp_path（可以在编译的时候）指定写到哪那个目录。

自带配置文件解读

default.conf

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;
    }

    # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
    #}

    # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
    #
    #location ~ \.php$ {
    #    root           html;
    #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
    #    fastcgi_index  index.php;
    #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
    #    include        fastcgi_params;
    #}

    # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
    # concurs with nginx's one
    #
    #location ~ /\.ht {
    #    deny  all;
    #}
}

监听端口80，服务器为localhost，这也是为什么我前面让各位读者打开80端口访问Nginx
网站根目录为：/usr/share/nginx/html，主页为index.html或index.htm，错误页类似

nginx.conf

user  nginx;
worker_processes  auto;

error_log  /var/log/nginx/error.log notice;
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
    worker_connections  1024;
}

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;
}

用户为nginx，worker进程数自动
错误日志默认目录为/var/log/nginx/error.log，级别为notice
nginx运行文件存储位置：/var/run/nginx.pid
最大连接数为1024
包含MIME类型：/etc/nginx/mime.types
默认类型为：application/octet-stream
log日志格式为：请查看前面http全局块
json格式比较方便，现在常用，Nginx日志也可以设置为json格式，例如

    log_format log_json '{"@timestamp": "$time_local", '
                        '"remote_addr": "$remote_addr", '
                        '"referer": "$http_referer", '
                        '"request": "$request", '
                        '"status": $status, '
                        '"bytes": $body_bytes_sent, '
                        '"agent": "$http_user_agent", '
                        '"x_forwarded": "$http_x_forwarded_for", '
                        '"up_addr": "$upstream_addr",'
                        '"up_host": "$upstream_http_host",'
                        '"up_resp_time": "$upstream_response_time",'
                        '"request_time": "$request_time"'
                        ' }';
 
    access_log  logs/access.log log_json; # 引用日志格式名称

反向代理与负载均衡实战

熟悉我的朋友都知道，我讲完理论是要实践的，这里就来实践一下反向代理与负载均衡。整个环境如下：

80端口可以访问到两个服务器，8080端口和8081端口分别能访问next_demo1和next_demo2
nginx.conf 如下：

user  nginx;
worker_processes  auto;

error_log  /var/log/nginx/error.log notice;
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
    worker_connections  1024;
}

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;

    keepalive_timeout  65;

    # 负载均衡
    upstream next_demo{
        server next_demo1:3000 weight=2;
        server next_demo2:3000 weight=1;
    }

    server {
    listen       80;
    listen  [::]:80;
    server_name  localhost;

    # 反向代理
    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
        proxy_pass   http://next_demo;
    }

    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }

    }
}

访问结果如下：


这里只是演示哈，实际应该不暴露后面服务器的端口，两个服务器内容一致。
访问80端口，刷新几次，可以看到 1 2的比例差不多是2:1，也就是负载均衡。查看Nginx日志也能看到。

由于涉及到了docker-compose，搭建的的内容放到了这篇文章：Docker-docker-compose学习笔记（yaml，实战）
留个作业，设置下动静分离、正向代理，可以把你的博客放到评论区。

参考

nginx.com
nginx.org
菜鸟教程-Nginx配置详解