Nginx使用指南

前言

Nginx 是一款高性能的开源 Web 服务器软件，也可以用作反向代理服务器、负载均衡器和 HTTP 缓存服务器。由 Igor Sysoev 于 2002 年创建，2004年公开，并且在开源社区得到广泛的支持和贡献。

Nginx 的设计目标是解决 C10K(Concurrency 10,000) 问题，即同时处理成千上万个并发连接的能力。相比传统的Web服务器，如 Apache，Nginx 使用了异步非阻塞的事件驱动架构，更高效地处理大量的并发请求，提供更快的响应速度和更低的资源消耗。

以下是 Nginx 的一些主要特点：

1. 高性能: Nginx 通过使用事件驱动的方式处理请求，可以高效地处理大量并发连接，减少了服务器的资源消耗。它具有良好的吞吐能力和低的内存占用。
2. 负载均衡和反向代理: Nginx 可以作为反向代理来分发客户端请求到后端的多个服务器，实现负载均衡和高可用性。它还支持基于算法和会话的策略来调度请求。
3. 静态文件服务和缓存: Nginx 可以直接提供静态文件服务，无需将请求转发给其他服务器。同时，它还能够在内存中缓存文件，减少磁盘 I/O 操作，提高访问速度。
4. 可扩展性: Nginx 支持模块化的架构，可以根据需要编译和加载各种功能模块。这使得它可以灵活地满足不同场景的需求，并且方便扩展功能。
5. 强大的配置选项: Nginx 提供了一个简单而灵活的配置语言，通过配置文件可以实现对服务器行为的精细控制。它支持各种HTTP特性和协议，如 SSL/TLS 加密、HTTP/2、WebSocket 等。
6. 可靠稳定: Nginx经过长时间的生产环境验证，被广泛用于一些高流量和重要的网站。它具有出色的稳定性和可靠性，能够保持长时间的运行而不中断服务。

总之，Nginx 是一个高性能、可靠稳定的 Web 服务器软件，适用于处理大量并发连接和高流量的场景。无论是作为一个独立的 Web 服务器，还是配合其他服务一起工作，Nginx 都是一个非常强大和有价值的工具。

下载地址：https://nginx.org/en/download.html

一、源码编译

1.1 编译

先下载源码

curl -O http://nginx.org/download/nginx-1.24.0.tar.gz

解压

tar -zxvf nginx-1.24.0.tar.gz

在编译之前，需要确保系统中已安装了一些必要的依赖项，如gcc编译器、PCRE库（用于支持正则表达式）、zlib库（用于支持HTTP压缩）和OpenSSL库（用于支持SSL加密）。可以通过包管理器来安装这些依赖项，例如在Centos上可以使用yum命令：

yum install -y gcc-c++
yum install -y gcc automake autoconf libtool make
yum install -y pcre pcre-devel
yum install -y zlib zlib-devel
yum install -y openssl openssl-devel

配置configure

./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-pcre --with-zlib --with-openssl

编译make安装

make && make install

1.2 第三方模块编译

先下载好第三方源码，解压，重新配置nginx,编译

./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/path/to/module

二、配置文件

2.1 配置语法

一个 Nginx 配置文件的结构就像 nginx.conf 显示的那样，配置文件的语法规则如下：

1. 配置文件由指令与指令块构成
2. 每条指令以 ; 分号结尾，指令与参数间以空格符号分隔
3. 指令块以 {} 大括号将多条指令组织在一起
4. include 语句允许组合多个配置文件以提升可维护性
5. 使用 # 符号添加注释，提高可读性
6. 使用 $ 符号使用变量
7. 部分指令如 location 的参数支持正则表达式

所有指令文档查询：https://nginx.org/en/docs/dirindex.html

2.2 location语法

官方文档：https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#location

location 后面可以跟下面几种符号，再跟前缀字符串或正则表达式

1. = 精确匹配路径，后面跟不含正则表达式的 uri ，如果匹配成功，不再进行后续的查找
2. ~ 正则匹配路径，后面跟正则，区分大小写
3. ~* 正则匹配路径，后面跟正则，不区分大小写
4. ^~ 前缀匹配 uri，后面跟前缀字符串，这是默认匹配项

location 配置优先级文档：https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/web-server/web-server/#location_priority

1. 对所有前缀字符串测试URI
2. = 定义了 URI 和前缀字符串的精确匹配。如果找到了精确的匹配项，则搜索将停止
3. 如果 ^~ 放在最长匹配前缀字符串的前面，则不检查正则表达式
4. 存储最长的匹配前缀字符串
5. 对正则表达式测试 URI
6. 当找到第一个匹配的正则表达式时，将停止处理，并使用对应的 location
7. 如果没有正则表达式匹配，使用之前存储的前缀字符串对应的 location

示例

server {
        listen       8081;
        server_name  localhost;

        location  /i/ {
            root html;
        }

        location /i/js {
            root html/js;
        }

       
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }   
}

访问http://localhost:8081/i/js/js.html, 前缀匹配最长的，对应 windows 文件夹路径 html\js\i\js\js.html

2.3 配置文件块

配置文件包含以下几块：

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。

     指令名	语法	默认值	说明
     daemon	daemon on | off;	daemon on;	是否成为一个守护进程
     debug_points	debug_points abort | stop;		用于debug, 当检测到内部错误时，核心文件的创建中止（abort ）或停止进程（stop）
     env	env variable[=value];	env TZ;	环境变量
     error_log	error_log file [level];	error_log logs/error.log error;	配置日志
     lock_file	lock_file file	lock_file logs/nginx.lock;	锁文件位置
     master_process	master_process on | off;	master_process on;	确定是否已启动工作进程。本指令适用于nginx开发人员
     pcre_jit	pcre_jit on | off;	pcre_jit off;	1.1.12新增，启用或禁用对配置解析时已知的正则表达式使用“即时编译”
     pid	pid file;	pid logs/nginx.pid;	pid 文件位置
     ssl_engine	ssl_engine device;		定义硬件SSL加速器的名称
     thread_pool	thread_pool name threads=number [max_queue=number];	thread_pool default threads=32 max_queue=65536;	1.7.11新增，定义线程池的名称和参数，用于多线程读取和发送文件，而不阻塞工作进程。
     timer_resolution	timer_resolution interval;		降低工作进程中的计时器频率，从而减少每天进行系统调用的次数。
     user	user user [group];	user nobody nobody;	定义工作进程使用的用户和组。
     worker_cpu_affinity	worker_cpu_affinity cpumask …; worker_cpu_affinity auto [cpumask];		将工作进程绑定到cpu中，1.9.10新增auto，可自动绑定。指令只在FreeBSD和 Linux可用
     worker_priority	worker_priority number;	worker_priority 0;	定义工作进程的调度优先级，负数意味着更高的优先级。允许的范围通常从-20到20
     worker_processes	worker_processes number | auto;	worker_processes 1;	定义工作进程的数量，auto从1.3.8和 1.2.5开始支持
     worker_rlimit_core	worker_rlimit_core size;		更改工作进程的核心文件（RLIMIT_CORE）的限制。用于增加限制，而不重新启动主进程。
     worker_rlimit_nofile	worker_rlimit_nofile number;		更改对工作进程的最大打开文件数量（RLIMIT_NOFILE）的限制。用于增加限制，而不重新启动主进程。
     worker_shutdown_timeout	worker_shutdown_timeout time;		1.11.11新增，为工作进程的正常关闭配置了一个超时时间。当时间到期时，nginx将尝试关闭当前打开的所有连接，以方便关闭，
     working_directory	working_directory directory;		定义工作进程的当前工作目录。它主要用于写入核心文件时，在这种情况下，工作进程应该具有对指定目录的写权限

2. events块

   • 配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。有是否允许同时接受多个网路连接，选取哪种事件驱动模型处理连接请求，,每个进程的最大连接数，开启多个网络连接序列化等

   • 常用指令

     指令名	语法	默认值	说明
     multi_accept	multi_accept on | off;	multi_accept off;	如果为off，则一个工作进程将一次接受一个新的连接。否则一次接受所有新的连接。
     use	use method;		指定要使用的连接处理方法。通常不需要显式地指定它，因为nginx将默认使用最有效的方法。
     worker_aio_requests	worker_aio_requests number;	worker_aio_requests 32;	当使用aio和epoll 时，为单个工作进程设置未完成的异步I/O操作的最大数量。
     worker_connections	worker_connections number;	worker_connections 512;	设置工作进程可以打开的最大同时连接数。不能超过当前对最大打开文件数量的限制.

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。

   • 文档：https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html

   • 常用指令

     指令名	文档地址	默认值	说明
     default_type	defulat_type	default_type text/plain;	默认相应类型
     error_page	error_page		定义将为指定的错误显示的URI。uri值可以包含一些变量。
     include	include		在配置中包含另一个文件，或与指定的掩码相匹配的文件

4. server块

   • 配置虚拟主机的相关参数，一个http中可以有多个server。

   • 常用指令

     指令名	文档地址	默认值	说明
     listen	listen	listen *:80 | *:8000;	监听端口
     location	location		设置uri匹配
     server_name	server_name	server_name “”;	设置虚拟服务器的名称

5. location块

   • 配置请求的路由，以及各种页面的处理情况。

   • 文档：https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#location

   • 常用指令

     指令名	语法	默认值	说明
     alias	alias path;
     error_page	error_page code … [=[response]] uri;
     proxy_pass	proxy_pass URL;		设置代理服务器的协议和地址，以及位置应该映射到的可选URI
     root	root path;	root html;
     try_files	try_files file … uri; try_files file … =code;		检查按指定顺序排列的文件是否存在，并使用第一个找到的文件进行请求处理

2.4 全局变量

官方文档：https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#variables

下面是一些常用的全局变量：

全局变量名	功能
$args	请求中的参数
$body_bytes_sent	客户端发送的字节数
$content_length	请求头中的 Content-length 字段
$host	请求头中的 Host，如果请求中没有 Host 行，则等于设置的服务器名，不包含端口
$http_cookie	客户端cookie信息
$http_referer	对应请求头的referer
$http_user_agent	客户端agent信息
$http_x_forwarded_for	请求头的x-forwarded-for
$request	请求的URL与HTTP协议（如GET /index HTTP/1.0）
$request_method	客户端请求类型（如 GET、POST）
$remote_addr	客户端的 IP 地址
$remote_user	客户端用户的名称
$remote_port	客户端的端口
$server_protocol	请求使用的协议（如 HTTP/1.0、HTTP/1.1）
$server_addr	服务器地址
$server_name	服务器名称
$server_port	服务器的端口号
$scheme	HTTP 方法（如http, https）
$status	HTTP响应代码（如 200, 404）
$uri	请求 uri

三、HTTP 服务器

3.1 基本

默认配置

# 可以使用的 worker 进程数
worker_processes  1;

# 全局错误日志定义类型，[ debug | info | notice | warn | error | crit ]
#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

events {
	# 单个进程最大连接数（最大连接数=连接数*进程数）
    worker_connections  1024;
    # 事件模型，use [ kqueue | rtsig | epoll | /dev/poll | select | poll ]
    # Linux 2.6以上版本内核中的高性能网络I/O模型，linux建议epoll，如果跑在FreeBSD上面，就用kqueue模型。
    # use epoll;
}

http {
    include       mime.types;
    # 默认文件类型, 未指定默认 text/plain; 当文件类型未定义时使用这种方式
    default_type  application/octet-stream;
    # 零拷贝，开启文件高效传输模式
    sendfile        on;
    # 连接超时时间
    keepalive_timeout  65;
    # 编码
    # charset utf-8;

    server {
        # 监听端口
        listen       80;
        # 主机域名
        server_name  localhost;
		# 配置请求的路由，以及各种页面的处理情况。
        location / {
        	# 网站根目录
            root   html;
            # 默认首页文件
            index  index.html index.htm;
        }
        
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
}

3.2 反向代理

官方文档：https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/web-server/reverse-proxy/

关于正向代理与反向代理

• 客户端通过代理访问服务器，就是正向代理
• 服务器通过代理与客户端保持连接，就是反向代理

两者区别就是正向代理，客户端是知道的，而反向代理，客户端是感知不到的

server {
	listen       80;
	location /api2/ {
		proxy_pass http://localhost:8080/;
	}
	location /api3/ {
		proxy_pass http://localhost:8081/;
	}
    location / {
        proxy_pass http://localhost:8082/;
    }
}

当访问http://localhost/api2/index.html时，反向代理访问 http://localhost:8080/index.html，注意8080后面的/，如果不加，那就访问http://localhost:8080/api2/index.html

3.3 压缩

开启压缩能够将传输的数据的大小减少一半甚至更多，减少带宽消耗

官方文档：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_gzip_module.html

http{
    # 开启压缩
    gzip on;
    
    # 除 text/html 外，还可以指定被压缩的文件类型
    gzip_types text/plain application/javascript text/css application/xml text/javascript image/jpeg image/gif image/png;
    
    # 设置压缩级别，越高资源消耗越大，但压缩效果越好，范围从1到9,默认为1
    gzip_comp_level 5;
    
    # 在头部中添加Vary: Accept-Encoding（建议开启）
    gzip_vary on;
    
    # 处理压缩请求的缓冲区数量和大小，默认值 32 4k|16 8k;具体取决于平台
    gzip_buffers 16 8k;
    
    # 对于不支持压缩功能的客户端请求不开启压缩机制
    gzip_disable "MSIE [1-6]\."; # 低版本的IE浏览器不支持压缩
    
    # 设置压缩响应所支持的HTTP最低版本，默认1.1
    gzip_http_version 1.1;
    
    # 设置触发压缩的最小阈值，默认20, 长度从Content-Length获取
    gzip_min_length 2k;
    
    # 关闭对后端服务器的响应结果进行压缩
    gzip_proxied off;
}

3.4 负载均衡

官方文档：https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/load-balancer/http-load-balancer/

• upstream: https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_upstream_module.html#upstream
• server: https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_upstream_module.html#server

负载均衡类型：

• 默认为 Round Robin，轮询，请求均匀分布在服务器之间，并考虑服务器权重
• least_conn， 将请求传递到活动连接数最少的服务器，并考虑到服务器的权重
• ip_hash，请求基于客户端IP地址在服务器之间分发
• hash，请求基于给定的key hash
• random，请求会传递到随机选择的服务器，并考虑到服务器的权重

upstream backend{
	#  least_conn;
	#  ip_hash;
	#  hash $request_uri consistent;
	#  random two least_time=last_byte;

    server localhost:8080 weight=3 max_fails=2 fail_timeout=30s; 
    server localhost:8081 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
    server localhost:8082 backup;
}

server {
    listen 80;
    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

3.5 HTTPS 支持

需要生成ssl证书

server {
        listen  443 ssl;
        server_name  localhost;
        ssl_certificate      /usr/local/nginx/ssl/demo.crt;
        ssl_certificate_key  /usr/local/nginx/ssl/demo.key;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
}

3.6 UrlRewrite

可以通过rewrite url实现页面跳转，参数隐藏等功能

文档：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_rewrite_module.html

• 参数隐藏

  location / {
  	# 将类似 1.html 替换为 index?page=1 
  	rewrite ^/([0-9]+).html$ /index?page=$1 break;
  	proxy_pass http://localhost:8081;
  }
  

• 旧域名跳转到新域名

  server {
  	listen 80;
  	server_name www.a.com;
  	
  	location = / {
  		if ($host = "www.a.com") {
  			rewrite ^/(.*)$ http://www.b.com/$1 permanent;
  		}
  	}
  }
  

3.7 防盗链配置

valid_referers 相关文档：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_referer_module.html

location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf)$ {
    valid_referers none blocked server_names ~\.google\. ~\.baidu\. *.qq.com; 
    if ($invalid_referer){
      return 403;
    }
}

3.8 跨域

以下是两种方案：

1. 反向代理

   proxy_cookie_domain文档：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html#proxy_cookie_domain

   location ^~/apis/ {
       rewrite ^/apis/(.*)$ /$1 break;
       proxy_pass a.demo.com;
     
       # 两个域名之间cookie的传递与回写
       proxy_cookie_domain a.demo.com b.demo.com;
   }
   

2. Header头添加

   server {
       listen       80;
       server_name  localhost;
     
   	add_header 'Access-Control-Allow-Origin' $http_origin;   # 全局变量获得当前请求origin，带cookie的请求不支持*
   	add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';    # 为 true 可带上 cookie
   	add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST, OPTIONS';  # 允许请求方法
   	add_header 'Access-Control-Allow-Headers' $http_access_control_request_headers;  # 允许请求的 header，可以为 *
   	add_header 'Access-Control-Expose-Headers' 'Content-Length,Content-Range';
   	
       if ($request_method = 'OPTIONS') {
   		add_header 'Access-Control-Max-Age' 1728000;   # OPTIONS 请求的有效期，在有效期内不用发出另一条预检请求
   		add_header 'Content-Type' 'text/plain; charset=utf-8';
   		add_header 'Content-Length' 0;
       
   		return 204;                  # 200 也可以
   	}
     
   	location / {
   		root  html;
   		index index.html;
   	}
   }
   

3.9 静态服务

文档：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_autoindex_module.html

server {
  listen       80;
  server_name  localhost;
  charset utf-8;   

  location /download {
    alias	          html/static;  # 静态资源目录
    
    autoindex               on;    # 开启静态资源列目录
    autoindex_exact_size    off;   # on(默认)显示文件的确切大小，单位是byte；off显示文件大概大小，单位KB、MB、GB
    autoindex_localtime     off;   # off(默认)时显示的文件时间为GMT时间；on显示的文件时间为服务器时间
  }
}

3.10 PC/手机端分离

通过user agent 控制访问不同网页

server {
    listen 80;
	server_name localhost;

	location / {
		root  html/pc;
        if ($http_user_agent ~* '(Android|webOS|iPhone|iPod|BlackBerry)') {
          root html/mobile;
        }
		index index.html;
	}
}

3.11 黑白名单

控制访问：https://docs.nginx.com/nginx/admin-guide/security-controls/controlling-access-proxied-tcp/

指令是从上到下依次执行的：如果指令序列中的第一个指令拒绝了所有，那么所有下一步允许的指令都没有效果

location / {
  # 允许访问
  allow 192.168.0.2;
  # 禁止访问
  deny all;
}

3.12 静态文件缓存

expires文档：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_headers_module.html#expires

location ~ .*\.(css|js|jpg|png|gif|swf|woff|woff2|eot|svg|ttf|otf|mp3|m4a|aac|txt)$ {
	expires 10d;
}

参考

1. Nginx 从入门到实践，万字详解！
2. (三)Nginx一网打尽：动静分离、压缩、缓存、黑白名单、跨域、高可用、性能优化…想要的这都有！
3. nginx七大核心应用场景详解 解决生产中的实际问题 二次开发扩展
4. https://docs.nginx.com/search.html