Nginx 架构和使用

Nginx 架构说明

Nginx 里有一个 master 进程和多个 worker 进程。master 进程并不处理网络请求，主要负责调度工作进程：加载配置、启动工作进程及非停升级。worker 进程负责处理网络请求与响应。

master进程主要用来管理worker进程，具体包括如下4个主要功能：

1. 接收来自外界的信号。
2. 向各worker进程发送信号。
3. 监控woker进程的运行状态。
4. 当woker进程退出后（异常情况下），会自动重新启动新的woker进程。

woker进程主要用来处理基本的网络事件：

1. 多个worker进程之间是对等且相互独立的，他们同等竞争来自客户端的请求。
2. 一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。
3. worker进程的个数是可以设置的，一般我们会设置与机器cpu核数一致。同时，nginx为了更好的利用多核特性，具有cpu绑定选项，我们可以将某一个进程绑定在某一个核上，这样就不会因为进程的切换带来cache的失效。

nginx得以获得高并发、高性能的关键因素：

1. 事件驱动模型
   基于异步及非阻塞的事件驱动模型，可以说是 Nginx 得以获得高并发、高性能的关键因素。这一点上和 Netty 类似，底层都是使用的 BSD kqueue、Linux epoll 及 Solaris event ports。
2. 多进程机制
   进程之间不共享资源，不需要加锁，减少了使用锁对性能造成的影响，同时降低编程的复杂度，降低开发成本。
   采用独立的进程，可以让进程互相之间不会影响，如果一个进程发生异常退出时，其它进程正常工作，master 进程则很快启动新的 worker 进程，确保服务不会中断，从而将风险降到最低。
3. 内存池
   为了避免出现内存碎片，减少向操作系统申请内存的次数、降低各个模块的开发复杂度，Nginx 设计了简单的内存池，它的作用主要是把多次向系统申请内存的操作整合成一次，这大大减少了 CPU 资源的消耗，同时减少了内存碎片。

核心模块：

Nginx 配置与使用

配置文件语法格式

#运行用户
user nobody;
#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  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/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;

    # 并发总数是 worker_processes 和 worker_connections 的乘积
    # 即 max_clients = worker_processes * worker_connections
    # 在设置了反向代理的情况下，max_clients = worker_processes * worker_connections / 4  为什么
    # 为什么上面反向代理要除以4，应该说是一个经验值
    # 根据以上条件，正常情况下的Nginx Server可以应付的最大连接数为：4 * 8000 = 32000
    # worker_connections 值的设置跟物理内存大小有关
    # 因为并发受IO约束，max_clients的值须小于系统可以打开的最大文件数
    # 而系统可以打开的最大文件数和内存大小成正比，一般1GB内存的机器上可以打开的文件数大约是10万左右
    # 我们来看看360M内存的VPS可以打开的文件句柄数是多少：
    # $ cat /proc/sys/fs/file-max
    # 输出 34336
    # 32000 < 34336，即并发连接总数小于系统可以打开的文件句柄总数，这样就在操作系统可以承受的范围之内
    # 所以，worker_connections 的值需根据 worker_processes 进程数目和系统可以打开的最大文件总数进行适当地进行设置
    # 使得并发总数小于操作系统可以打开的最大文件数目
    # 其实质也就是根据主机的物理CPU和内存进行配置
    # 当然，理论上的并发总数可能会和实际有所偏差，因为主机还有其他的工作进程需要消耗系统资源。
    # ulimit -SHn 65535

}


http {
    #设定mime类型,类型由mime.type文件定义
    include    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  logs/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  0;
    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.nginx.cn访问
        server_name  www.nginx.cn;

        #定义服务器的默认网站根目录位置
        root html;

        #设定本虚拟主机的访问日志
        access_log  logs/nginx.access.log  main;

        #默认请求
        location / {
            
            #定义首页索引文件的名称
            index index.php index.html index.htm;   

        }

        # 定义错误提示页面
        error_page   500 502 503 504 /50x.html;
        location = /50x.html {
        }

        #静态文件，nginx自己处理
        location ~ ^/(images|javascript|js|css|flash|media|static)/ {
            
            #过期30天，静态文件不怎么更新，过期可以设大一点，
            #如果频繁更新，则可以设置得小一点。
            expires 30d;
        }

        #PHP 脚本请求全部转发到 FastCGI处理. 使用FastCGI默认配置.
        location ~ .php$ {
            fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
            fastcgi_index index.php;
            fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
            include fastcgi_params;
        }

        #禁止访问 .htxxx 文件
            location ~ /.ht {
            deny all;
        }

    }
}

配置第一个静态WEB服务

1. 基础站点演示：
   创建站点目录 mkdir -p /usr/www/luban
   编写静态文件
   配置 nginx.conf
   配置server
   配置location
2. 基本配置介绍说明：
   （1）监听端口
   语法：listen address：
   默认：listen 80;
   配置块：server
   （2）主机名称
   语法：server_name name[……];
   默认：server_name “”;
   配置块：server
   server_name后可以跟多个主机名称，如server_name www.testweb.com、download.testweb.com;。 支持通配符与正则
   （3）location
   语法：location[=|～|～*|^～|@]/uri/{……}
3. 配置块：server
   =表示把URI作为字符串，以便与参数中的uri做完全匹配。
   / 基于uri目录匹配
   ～表示正则匹配URI时是字母大小写敏感的。
   ～*表示正则匹配URI时忽略字母大小写问题。
   ^～表示正则匹配URI时只需要其前半部分与uri参数匹配即可。
4. 匹配优先规则：
   精确匹配优先 =
   正则匹配优先 ^~
   前缀最大匹配优先。
   配置靠前优化
5. root 指定站点根目录
   可配置在 server与location中，基于ROOT路径+URL中路径去寻找指定文件。
6. alias 指定站点别名
   只能配置location 中。基于alias 路径+ URL移除location 前缀后的路径来寻找文件。

如下示例：

location /V1 {
     alias  /www/old_site;
     index  index.html index.htm;
}

防问规则如下
URL：http://xxx:xx/V1/a.html
最终寻址：/www/old_site/a.thml

动静分离实现

创建静态站点
配置 location /static
配置 ~* .(gif|png|css|js)$
基于目录动静分离

server {
       listen 80;
       server_name *.zy.com;
       root /usr/www/zy;
       location / {
               index zy.html;
       }
       location /static {
        alias /usr/www/static;
       }
}

基于正则动静分离

location ~* .(gif|jpg|png|css|js)$ {
     root /usr/www/static;
}

防盗链

# 加入至指定location 即可实现
valid_referers none blocked *.baidu.com;
if ($invalid_referer) {
      return 403;
      }

下载限速

location /download {
   limit_rate 1m; //限制每S下载速度
   limit_rate_after 30m; // 超过30 之 后在下载
}

IP 黑名单

#封禁指定IP
deny 192.168.0.1;
allow 192.168.0.1;
#开放指定IP 段
allow 192.168.0.0/24;
#封禁所有
deny    all;
#开放所有
allow    all;
# 创建黑名单文件
echo 'deny 192.168.0.132;' >> balck.ip
#http 配置块中引入 黑名单文件
include       black.ip;

基于user-agent分流

if ( $http_user_agent ~* “Alibaba.Security.Heimdall”) { 
return 404; 
}

日志配置

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  logs/access.log  main;
基于域名打印日志
access_log logs/$host.access.log main;
error日志的设置
语法：error_log /path/file level;
默认：error_log logs/error.log error;
level是日志的输出级别，取值范围是debug、info、notice、warn、error、crit、alert、emerg，
针对指定的客户端输出debug级别的日志
语法：debug_connection[IP|CIDR]
events {
debug_connection 192.168.0.147;
debug_connection 10.224.57.0/200;
}
注意：debug 日志开启 必须在安装时 添加  --with-debug (允许debug)