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Nginx 我们必须知道的那些事

云原生生态圈 2023-03-28 原文
1、Nginx介绍Nginx

       NGINX写入解决服务器的少数之一C10K问题。不同于传统的服务器，NGINX不依靠线程来处理请求。相反，它使用一个更可扩展的事件驱动的（异步）架构。这种结构采用小，但更重要的是，可预测的量的负荷下存储器。即使你不希望处理成千上万的并发请求，你仍然可以从NGINX的高性能和小内存占用受益。NGINX扩展在所有方向：从最小的VPS一路攀升到服务器的大型集群

[扩展]

C10k

       指的是服务器同时支持成千上万个客户端的问题,也就是conncurrent10 000     connection；而Nginx就是能解决这样的一个问题

Nginx的应用

       Netflix, Hulu,Pinterest, CloudFlare, Airbnb, WordPress.com, GitHub, SoundCloud, Zynga,Eventbrite, Zappos, Media Temple, Heroku, RightScale, Engine Yard, MaxCDN

官方站点：

       http://nginx.org/

选择一个新的程序包注意的问题：

       1.序包的新功能是否是我们需要的

       2.新的程序包之前必须做测试

作用：

       一个自由的，开放源码的，高性能的http和反向、代理服务器,以及一个IMAP/POP3代理服务器

Nginx的特点：

高性能,高稳定性，功能丰富,配置简单,资源消耗低

二次开发版：tengine, openresty

Nginx的特性：

       模块化设计，较好的扩展性；

       高可靠性

              master/worker

       支持热部署

              不停机更新配置文件、更换日志文件、更新服务器程序版本；

       低内存消耗

              10000个keep-alive连接模式下的非活动连接仅消耗2.5M内存；

       Nginx支持事件驱动机制,支持异步,支持内存映射

【扩展】

什么是代理：

       即代表处理,代表处理已授权的事情；

       

       上图知，对于客户端来说,中间的服务器是一个代理服务器,而对于服务器来说,中间的那个服务器称之为反向代理

基本功能

       静态资源的web服务器；

       http协议反向代理服务器；

       pop3/imap4协议反向代理服务器；

       支持fastCGI（lnmp）, uWSGI等协议；

       模块化（非DSO），著名模块支持的有zip, SSL等等；        

web服务器相关的功能：

       虚拟主机、keepalive机制、访问日志、错误日志、url 重写、路径别名、基于ip及用户的访问控制、支持速率限制及并发数限制，...；

Nginx的程序架构：

解释：

       两个补充的管理缓存的组件      

              Cache loader:负责加载/装载缓存

              Cache Manager:管理缓存的

       中间的proxycache是需要开启才能使用的,基于本地磁盘上与本地磁盘打交道时，支持高级I/O机制,支持sendfile机制,支持异步IO机制,支持mmap,支持

       实现并发请求响应上可以基于kevent,epoll(需要系统调用),.select机制，使用的方式都是不一样的

架构：

       master/worker

              一个master进程，可生成一个或多个worker进程；

                     master：加载配置文件、管理worker进程(创建和销毁)、平滑升级、...

                     worker：http服务、http代理、fastcgi代理                 

模块类型：

       核心模块：core module

       标准模块：自己代理的核心模块

              标准http模块

              可选的http木块

              邮件模块

       第三方模块(3rd party modules)：           

模块

       配置模块即配置模块中的指令,没有配置指令就没有相对应的有效的模块；

       模块中存在一些相关的变量；(内建变量)随着模块的不同而变化

Nginx能作什么：

       静态资源的web服务器

       http协议反向代理

nginx如何作为web服务器：

安装nginx:（nginx不再iso中，可以使用epel源安装）

       推荐epel源：http://mirrors.aliyun.com/epel/7Server/x86_64/n/

配置yum源：

       [root@bogon yum.repos.d]#cat epel.repo

       [epel]

       name=centos epel

       baseurl=http://mirrors.aliyun.com/epel/7Server/x86_64/c/

       gpgcheck=0

配置nginx的yum源

       [nginx]

       name=nginx repo

       baseurl=http://nginx.org/packages/mainline/OS/OSRELEASE/$basearch/

       gpgcheck=0

       enabled=1

下载nginx

       wget http://nginx.org/download/nginx-1.10.0.tar.gz

编译安装：按需安装

配置安装开发环境：

       准备支持的模块

       yum install –y pcre-devel openssl-devel zlib-devel

       安装开发包组

第一步：tar xfnginx-1.8.1.tar.gz

第二部：cdnginx-1.8.1

第三步：./configure\

       --prefix=/etc/nginx     nginx安装的位置

       --sbin-path=/usr/sbin/nginx     nginx程序文件的安装路径

       --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf   nginx的主配置文件路径

       --error-log-path=/var/log/nginx/error.log     错误日志文件路径

       --http-log-path=/var/log/nginx/access.log    http访问日志路径

       --pid-path=/var/run/nginx.pid  nginx的pid配置文件的路径

       --lock-path=/var/run/nginx.lock      锁文件

       --http-client-body-temp-path=/var/cache/nginx/client_temp    

       --http-proxy-temp-path=/var/cache/nginx/proxy_temp

       --http-fastcgi-temp-path=/var/cache/nginx/fastcgi_temp

       --http-uwsgi-temp-path=/var/cache/nginx/uwsgi_temp

       --http-scgi-temp-path=/var/cache/nginx/scgi_temp

       以上是临时文件路径，如果服务器允许使用put机制的话,客户端可能会向服务器端请求大量的数据,服务器端收到的请求报文中的body中可能会有很多的数据,而这些数据都会存放内存中,倘若有很多的用户并发发出请求,服务器端内存无法存放，因此就会把数据临时存放在磁盘上的这些临时文件内,上述都是代理服务器时缓存文件的存放路径

       --user=nginx       指明那个用户来运行nginx的work进程

       --group=nginx     组

       --with-http_ssl_module      支持ssl认证

       --with-http_realip_module  记录用户的真实ip

       --with-http_addition_module

       --with-http_sub_module

       --with-http_dav_module

       --with-http_flv_module

       --with-http_mp4_module

       --with-http_gunzip_module

       --with-http_gzip_static_module

       --with-http_random_index_module

       --with-http_secure_link_module

       --with-http_stub_status_module

       --with-http_auth_request_module

       --with-threads

       --with-stream

       --with-stream_ssl_module

       --with-http_slice_module

       --with-mail

       --with-mail_ssl_module

       --with-file-aio      文件的异步IO机制

       --with-http_v2_module

       --with-ipv6

--with-* 指明编译哪些功能

第四部：make&& make install

直接安装：

       yum install –y nginx

nginx命令

       -?或者h：显示帮助信息

       -v：显示版本信息和退出

       -V：显示版本信息和配置选项以及退出

       -t：测试配置文件是否存在错误

       -q：在配置测试过程中抑制错误消息

       -s：发送信号给主进程(stop(平滑停止),quit(及时有人正在使用,也会立即终止),reopen,reload)

       -p：设置前缀路径

       -c：设置主置文件

       -g：设置全局指令的配置文件

启动nginx

       前提是关闭占用80端口的应用程序,比如http）

       [root@www ~]# nginx

 

Nginx配置

       配置文件的组成部分：

       主配置文件：nginx.conf

       片段化配置文件实现：（相对于主配置文件的路径,参照httpd）

1）创建一个conf.d目录

2）在主配置文件中键入指令：include conf.d/*.conf

            Fastcgi,scgi,uwscgi的相关配置以及mime.types

配置指令

注意：必须以分号结尾

指令格式：directive  value1 [value2...];

支持使用变量：

内置变量：由模块引入，可直接引用；

自定义变量：set  variable_name value;

            引用变量：$variable_name

整体配置文件结构：

     main block：全局配置；对http及mail模块都有效；

            event{ ... }：事件驱动的相关配置；

            http { ...}：http协议的相关配置

            mail{ ... }：mail相关的配置；

       http相关的配置：

            http{ ...   ...

                   server{ ...       #一个sever一个虚拟主机

                          server_name  #当前主机名

                          root        #跟文档的路径

                          alias      #别名映射

                          location/url/ { ...   #这里的url可以使用正则表达式做通配

                                 }    #定义访问特定url目录时的一些配置:

                          ...}

                   server { ... ...

                                 }

                          }

细化配置文件结构                           

       main block：配置指令的类别：

正常运行必备的配置；

优化性能的配置；

用于调试、定位问题的配置；

正常运行必备的配置：

            1、user USERNAME [GROUPNAME];指定用于运行worker进程的用户和组；

                   usernginx nginx;

            2、pid /PATH/TO/PID_FILE;指定nginx进程的pid文件路径；

              pid /var/run/nginx.pid;

            3、worker_rlimit_nofile number;单个worker进程所能够打开的最大文件数；


性能优化相关的配置：

            1、worker_processes number | auto;

                   worker的进程数；通常应该为CPU的核心数减1；

            2、worker_cpu_affinity cpumask ...;#指定worker进程运行在那颗cpu上

                worker_cpu_affinity auto [cpumask]; 1.8版本不支持auto

                               CPUMASK:cpu掩码

                                        00000001      第0颗

                                        00000010      第1颗CPU

                                        00000100

                                        ...

范例：编辑配置文件添加：

                     worker_processes 2;#指定运行两个worker_processes

                     Worker_cpu_affinity 0010 0100;

                     重新加载：nginx –s reload

                     查看worker运行在那颗cpu上：显示命令,进程号,cpu,优先级

                          psaxo command,pid,psr,ni

            3、worker_priority nice;指明进程的优先级

                   [-20,19]对应的是100-139

调试、定位问题：

1、daemon on | off;是否以守护进程方式启动nginx进程；

守护进程：启动在后台运行

非守护进程：启动在前台消耗资源运行

            2、master_process on | off; 是否以master/worker模型启动nignx进程；

            3、error_log file | stderr |syslog:server=address[,parameter=value] | memory:size [debug | info | notice |warn | error | crit | alert | emerg];#错误日志文件的记录方式，及其日志级别：

            方式：

                   file /PATH/TO/SOME_LOG_FILE;      #日志文件的路径

                   stderr：                                            #发送到错误输出；                                           syslog:server=address[,parameter=value]：#发送给syslog服务器；

                   memory:size                                     #记录在内存中

            日志级别：

                   debug依赖于configure时的--with-debug选项；

nginx.conf

main block;

event{

…}

     1、worker_connections number;每个worker进程所能够并发打开的最大连接数；默认是512个

当前系统能响应的最大并发连接数：worker_processes *worker_connections

     2、use method;指明并发连接请求处理时使用的方法；

            use  epoll;

2、accept_mutex on | off;启用时，表示用于让多个worker轮流地、序列化地响应新请求；

http{

…

         }       

         定义套接字相关功能

     1、server { ... }

配置一个虚拟主机；

                   server {

                   listen PORT;

                   server_name  HOSTNAME;

                   root /PATH/TO/DOCUMENTROOT;

                   …}

注意：

            (1) 基于port的虚拟主机：

            listen指令要使用不同的端口；

            (2) 基于Hostname的虚拟主机；

            server_name指令指向不同的主机名；

            (3) 基于ip的虚拟主机：

            listen IP:PORT;

     2、listen address[:port] [default_server][ssl] [backlog=number] [rcvbuf=size] [sndbuf=size];

            listenport [default_server] [ssl];

            listenunix:path [default_server] [ssl] ;

            default_server：默认虚拟主机；

            ssl：限制只能通过ssl连接提供服务；

            backlog：后缓队列的长度；

            rcvbuf：接收缓冲大小；

            sndbuf：发送缓冲区大小；

     3、server_name name ...;

            指明当前server的主机名；后可跟一个或空白字符分隔的多个主机；

支持使用*任意长度的任意字符；

支持~起始的正则表达式模式字符串；

应用策略：

             (1) 首先精确匹配；

             (2) 左则*通配符匹配；

             (3) 右侧*通配符匹配；

             (4) 正则表达式模式匹配；

                   server_name  www.magedu.com;

                   server_name*.magedu.com;

                   server_name  www.magedu.*;

                   server_name~^.*\.magedu\..*$;

                   mail.magedu.com,www.magedu.com

     4、tcp_nodelay  on|off;

            对keepalived模式下的连接是否启用TCP_NODELAY选项；


     5、sendfile on | off;

            是否启用sendfile功能；

定义路径相关配置

     6、root path;

            设置web资源路径映射；用于指明用户请求的url所对应的本地文件系统上的文档所在目录路径；

可用上下文：http, server, location, if

     7、location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { ...}

          location @name { ... }

          根据用户请求的URI来匹配定义的location，匹配到时，此请求将被相应的location块中的指令所处理；

     server {

            ...

            location {

            }

            location {

            ...

            }

            }

     =：URI精确匹配；

     ~：做正则表达式模式匹配，区分字符大小写；

     ~*：做正则表达式模式匹配，不区分字符大小写；

     ^~：对URI的左半部分做匹配检查，不区分字符大小写；

            匹配优先级：=、^~、~/～*、不带符号；

     8、alias path;

            定义路径别名，文档映射的一种机制；仅能用于location上下文；


                          alias  /bbs/ /web/forum/


                          http://www.magedu.com/bbs/a.jpg          


                                 location  /bbs/ {

                                        alias  /web/forum/;

                                 }


                                 /web/forum/a.jpg


                                 location  /bbs/ {

                                        root  /web/forum/;

                                 }


                                 /web/forum/bbs/a.jpg



注意：

                                 root指令：给定的路径对应于location中的/uri/左侧的/;

                                 alias指令：给定的路径对应于location中的/uri/右侧的/；


9、index file ...;

可用位置：http, server, location


默认主面；


10、error_page code ... [=[response]] uri;

根据用户请求的资源的http响应的状态码实现错误页重定向；


                          http://www.magedu.com/hello.html--> 因为资源不存在而被改为对

                                 http://www.magedu.com/404.html


定义客户端请求的相关配置


12、keepalive_timeout timeout[header_timeout];

设定保持连接的超时时长，0表示禁止长连接 ；默认为75s;


13、keepalive_requests number;

在一次长连接上所允许请求的资源的最大数量，默认为100；


14、keepalive_disable none | browser ...;

对哪种浏览器禁用长连接；


15、send_timeout time;

向客户端发送响应报文的超时时长； 特别地，是指两次写操作之间的间隔时长；


16、client_body_buffer_size size;

用于接收客户端请求报文的body部分的缓冲区大小；默认为16k；超时此大小时，其将被暂存到磁盘上；


17、client_body_temp_path path [level1[level2 [level3]]];

设定用于存储客户端请求报文的body部分的临时存储路径及子目录结构和数量；


                          /var/tmp/body  2 1 2

                                 00-ff



对客户的请求进行限制的相关配置：

18、limit_rate rate;

限制响应给客户端的传输速率，单位是bytes/second，0表示无限制；


19、limit_except method ... { ... };

限制对指定的请求方法之外的其它方法的使用客户端；


                          limit_exceptGET POST {

                                 allow  172.18.0.0/16;

                                 denyall;

                          }


表示除了GET和POST之外的其它方法仅允许172.18.0.0/16中的主机使用；


文件操作优化的配置：

20、aio on | off | threads[=pool];

是否启用aio功能；


21、directio size | off;


22、open_file_cache off;

                          open_file_cachemax=N [inactive=time];

                                 nginx可以缓存以下三种信息：

                                        (1)文件的描述符、文件大小和最近一次的修改时间；

                                        (2)打开的目录的结构；

                                        (3)没有找到的或者没有权限访问的文件的相关信息；


                                 max=N：可缓存的缓存项上限；达到上限后会使用LRU算法实现缓存管理；


                                 inactive=time：缓存项的超时时长，在此处指定的时长内未被命中的缓存项即为非活动项；


23、open_file_cache_errors on | off;

是否缓存查找时发生错误的文件一类的信息；


24、open_file_cache_min_uses number;

在open_file_cache指令的inactive参数指定的时长内，至少命中此处指定的次数方可不被归类到非活动项；


25、open_file_cache_valid time;

缓存项有效性的检查频率；默认是60s；


            ngx_http_access_module模块：

实现基于ip的访问控制功能；


26、allow address | CIDR | unix: | all;

27、deny address | CIDR | unix: | all;


可用上下文：http, server, location,limit_except


            ngx_http_auth_basic_module模块：

28、auth_basic string | off;

使用basic机制进行用户认证；


29、auth_basic_user_file file;

认证用的账号密码文件；


文件格式：

                                 name:password:commet


                          密码格式：

                                 htpasswd命令；


                                 location/admin/ {

                                 auth_basic"Admin Area";

                                 auth_basic_user_file/etc/nginx/.ngxpasswd;

                                 }


            ngx_http_stub_status_module模块：

用于输出nginx的基本状态信息；


                   Activeconnections: 1

                   serveraccepts handled requests

                   155155 298

                   Reading:0 Writing: 1 Waiting: 0              


                   Activeconnections:  处于活动状态的客户端连接的数量；

                   accepts：已经接受的客户端请求的总数；

                   handled：已经处理完成的客户端请求的总数；

                   requests：客户端发来的总的请求数；

                   Reading：处于读取客户端请求报文首部的连接数；

                   Writing：处于向客户端发送响应报文过程中的连接数；

                   Waiting：处于等待客户端发出请求的空闲连接数；


            ngx_http_referer_module模块：

                   Thengx_http_referer_module module is used to block access to a site for requestswith invalid values in the “Referer” header field.


 30、valid_referers none | blocked |server_names | string ...;

定义合法的referer数据；


         none：请求报文首部没有referer首部；

         blocked：请求报文的referer首部没有值；

         server_names：其值是主机名；

        arbitrarystring：直接字符串，可以使用*作为通配符；

        regularexpression：被指定的正则表达式模式匹配到的字符串；要使用~起始；


        valid_referersnone blocked server_names *.magedu.com magedu.* ~\.magedu\.;


                          if($invalid_referer) {

                                 return403;

                          }


Nginx我们nbspspanfont-familyworkerNginx服务器

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