前言

nginx作为当今火爆的、高性能的http及反向代理服务，不管前端还是后端，都需要全面去了解，学习，实操。

nginx 介绍

为了有一个全面的认知，接下来我们先来看看nginx的架构以及一些特点。

nginx 特点

1. 处理响应请求快（异步非阻塞I/O，零拷贝，mmap，缓存机制）
2. 扩展性好（模块化设计）
3. 内存消耗低（异步非阻塞，多阶段处理）
4. 具有很高的可靠性（无数次的生产验证，很多头部公司都在用）
5. 热部署
6. 高并发连接（事件驱动模型，多进程机制）
7. 自由的BSD许可协议（可以自己修改代码后发布，包容性极强）

nginx模块

nginx服务器由n多个模块组成，每个模块就是一个功能，某个模块只负责自身的功能，所以说对于 “高内聚，低耦合“ 的编程规则，在nginx身上可谓体现的淋漓尽致。

Nginx模块名称	模块作用
ngx_http_access_module	四层基于IP的访问控制，可以通过匹配客户端源IP地址进行限制
ngx_http_auth_basic_module	状态页，使用basic机制进行用户认证，在编译安装nginx的时候需要添加编译参数–withhttp_stub_status_module，否则配置完成之后监测会是提示语法错误
ngx_http_stub_status_module	状态统计模块
ngx_http_gzip_module	文件的压缩功能
ngx_http_gzip_static_module	静态压缩模块
ngx_http_ssl_module	nginx 的https 功能
ngx_http_rewrite_module	重定向模块，解析和处理rewrite请求
ngx_http_referer_module	防盗链功能，基于访问安全考虑
ngx_http_proxy_module	将客户端的请求以http协议转发至指定服务器进行处理
ngx_stream_proxy_module	tcp负载，将客户端的请求以tcp协议转发至指定服务器处理
ngx_http_fastcgi_module	将客户端对php的请求以fastcgi协议转发至指定服务器助理
ngx_http_uwsgi_module	将客户端对Python的请求以uwsgi协议转发至指定服务器处理
ngx_http_headers_module	可以实现对头部报文添加指定的key与值
ngx_http_upstream_module	负载均衡模块，提供服务器分组转发、权重分配、状态监测、调度算法等高级功能
ngx_stream_upstream_module	后端服务器分组转发、权重分配、状态监测、调度算法等高级功能
ngx_http_fastcgi_module	实现通过fastcgi协议将指定的客户端请求转发至php-fpm处理
ngx_http_flv_module	为flv伪流媒体服务端提供支持

核心模块 ：是nginx 服务器正常运行必不可少的模块，提供错误日志记录、配置文件解析、事件驱动 机制、进程管理等核心功能

标准HTTP模块 ：提供 HTTP 协议解析相关的功能，如：端口配置、网页编码设置、HTTP 响应头设 置等

可选HTTP模块 ：主要用于扩展标准的 HTTP 功能，让nginx能处理一些特殊的服务，如：Flash 多 媒体传输、解析 GeoIP 请求、SSL 支持等

邮件服务模块 ：主要用于支持 nginx 的邮件服务，包括对 POP3 协议、IMAP 协议和 SMTP 协议的支持

第三方模块 ：是为了扩展 Nginx 服务器应用，完成开发者自定义功能，如：Json 支持、Lua 支持等

nginx常见应用场景

• 反向代理
• 负载均衡
• 缓存
• 限流
• 黑/白名单
• 静态资源服务
• 动静分离
• 防盗链
• 跨域
• 高可用

反向代理

使用一台代理服务器（下图中的深色服务器）对底层的应用服务器（下图中的浅色服务器）进行代理。将他们的地址信息对客户端屏蔽，客户端只需要访问代理服务器即可，代理服务器会将请求转发给底层的真正起作用的应用服务器。但在客户端眼里，服务器只有唯一的一台，就是代理服务器。

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nginx.conf文件解读

nginx.conf 这个文件是 nginx 的核心配置，一共由三部分组成，分别为全局块、events块和http块。

默认配置文件

#user  nobody;
worker_processes  1;#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;#pid        logs/nginx.pid;events {worker_connections  1024;
}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  logs/access.log  main;sendfile        on;#tcp_nopush     on;#keepalive_timeout  0;keepalive_timeout  65;#gzip  on;server {listen       80; #监听的端口server_name  localhost;#charset koi8-r;#access_log  logs/host.access.log  main;location / {root   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   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;#}}# another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration##server {#    listen       8000;#    listen       somename:8080;#    server_name  somename  alias  another.alias;#    location / {#        root   html;#        index  index.html index.htm;#    }#}# HTTPS server##server {#    listen       443 ssl;#    server_name  localhost;#    ssl_certificate      cert.pem;#    ssl_certificate_key  cert.key;#    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;#    ssl_session_timeout  5m;#    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;#    ssl_prefer_server_ciphers  on;#    location / {#        root   html;#        index  index.html index.htm;#    }#}}

结构说明

全局模块
event模块
http模块upstream模块server模块location块location块....server模块location块location块.......    

各模块的功能作用如下描述：

1. 全局模块： 配置影响nginx全局的指令，比如运行nginx的用户名，nginx进程pid存放路径，日志存放路径，配置文件引入，worker进程数等。
2. events块： 配置影响nginx服务器或与用户的网络连接。比如每个进程的最大连接数，选取哪种事件驱动模型（select/poll epoll或者是其他等等nginx支持的）来处理连接请求，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，日志格式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比如域名端口等等，一个http中可以有多个server。
5. location块： 配置url路由规则
6. upstream块： 配置上游服务器的地址以及负载均衡策略和重试策略等等

配置示例

########### 每个指令必须有分号结束。#################
#配置用户或者组，默认为nobody nobody，以什么用户启动 nginx程序，涉及到文件的读写权限，一般应该用root。
user root;  #允许生成的进程数，默认为1。标配一个cpu起一个进程。
worker_processes auto;  #指定nginx进程运行文件存放地址
pid /nginx/pid/nginx.pid;   #制定日志路径，级别。这个设置可以放入全局块，http块，server块，级别以此为：debug|info|notice|warn|error|crit|alert|emerg
#error_log log/error.log debug;  events {#设置网路连接序列化，防止惊群现象发生，默认为on#accept_mutex on;  #设置一个进程是否同时接受多个网络连接，默认为off#multi_accept on; #事件驱动模型，select|poll|kqueue|epoll|resig|/dev/poll|eventport#use epoll;     #最大连接数，可以根据实际情况扩大，生产可扩大到10240worker_connections  10240;    
}http {#文件扩展名与文件类型映射表include       mime.types; #默认文件类型，默认为text/plaindefault_type  application/octet-stream; #取消服务日志#access_log off; #自定义格式    #log_format myFormat '$remote_addr–$remote_user [$time_local] $request $status $body_bytes_sent $http_referer $http_user_agent $http_x_forwarded_for'; #combined为日志格式的默认值#access_log log/access.log myFormat;  #允许sendfile方式传输文件，默认为off，可以在http块，server块，location块。sendfile on; #每个进程每次调用传输数量不能大于设定的值，默认为0，即不设上限。sendfile_max_chunk 100k;  #连接超时时间，默认为75s，可以在http，server，location块。keepalive_timeout 75;  #接收客户端请求体超时client_body_timeout 20s;#客户端连接nginx超时, 建议5s内,接收客户端header超时时间,超时返回408client_header_timeout 10s;#限制请求体的大小，若超过所设定的大小，返回413错误。client_max_body_size 10M;#Nginx分配给请求数据的Buffer大小，如果请求的数据小于client_body_buffer_size直接将数据先在内存中存储。#大于该值小于client_max_body_size，就会将数据先存储到临时文件（用户组要有读写权限）中，client_body_temp 指定的路径中，默认该路径值是/tmp/。client_body_buffer_size 128k;#开启自定义错误重定向，不存在会返回404页面fastcgi_intercept_errors on;#热备upstream mysvr {   server 127.0.0.1:7878;server 192.168.10.121:3333 backup;  }server {#单连接请求上限次数。keepalive_requests 120; #监听端口listen       4545;   #监听地址 server_name  127.0.0.1;    #请求的url过滤，正则匹配，~为区分大小写，~*为不区分大小写。     location  ~*^.+$ {   #根目录,设置目录#root path;  #设置默认页#index index.htm;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表proxy_pass  http://mysvr;  #拒绝的ip#deny 127.0.0.1; #允许的ip#allow 172.18.5.54;           } }
}

location 路由匹配规则

nginx根据用户请求的URI来匹配对应的location模块，匹配到哪个location，请求将被哪个location块中的配置项所处理。

location配置语法：location [修饰符] pattern {…}

常见匹配规则如下：

修饰符	作用
空	无修饰符的前缀匹配，匹配前缀是 你配置的（比如说你配的是 /aaa） 的url
=	精确匹配
~	正则表达式模式匹配，区分大小写
~*	正则表达式模式匹配，不区分大小写
^~	^~类型的前缀匹配，类似于无修饰符前缀匹配，不同的是，如果匹配到了，那么就停止后续匹配
/	通用匹配，任何请求都会匹配到（只要你域名对，所有请求通吃！）

以上规则简单总结就是优先级从高到低依次为（序号越小优先级越高）：

1. location =    # 精准匹配
2. location ^~   # 带参前缀匹配
3. location ~    # 正则匹配（区分大小写）
4. location ~*   # 正则匹配（不区分大小写）
5. location /a   # 普通前缀匹配，优先级低于带参数前缀匹配。
6. location /    # 任何没有匹配成功的，都会匹配这里处理

前缀匹配（无修饰符）

这种方式最常用

server {location /api/{proxy_set_header Host $http_host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;proxy_set_header REMOTE-HOST $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;proxy_pass http://localhost:48080/;}
}

前缀匹配（ ^~ ）

^~ 表示 uri 以某个字符串开头

location ^~ /static/ {default_type text/plain;return 200 "hello";
}
#curl http://127.0.0.1:2880/static/aa

正则匹配（~ 区分大小写）

location  ~ ^/document$ {default_type text/plain;return 200 "hello";
}
#curl http://127.0.0.1:2880/document

正则匹配（~* 不区分大小写）

location  ~* ^/document$ {default_type text/plain;return 200 "hello";
}#curl http://127.0.0.1:2880/document 
#curl http://127.0.0.1:2880/DOCUMENT

通用匹配（ / ）

通用匹配使用一个 / 表示，可以匹配所有请求，一般nginx配置文件最后都会有一个通用匹配规则，当其他匹配规则均失效时，请求会被路由给通用匹配规则处理，如果没有配置通用匹配，并且其他所有匹配规则均失效时，nginx会返回404错误。

location / {root   html;index  index.html index.htm;
}

反向代理配置

server {listen 8279;location / { proxy_pass http://ip:6020;}
}

负载均衡

把www.domain.com均衡到本机不同的端口，也可以改为均衡到不同的地址上

http {upstream myproject {ip_hash;server 127.0.0.1:8000 weight=3;server 127.0.0.1:8001;server 127.0.0.1:8002;server 127.0.0.1:8003;}server {listen 80;server_name www.domain.com;location / {proxy_pass http://myproject;}}
}

Nginx常用的负载策略

负载策略	描述	特点
轮询	默认方式	1. 每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器 2. 在轮询中，如果服务器down掉了，会自动剔除该服务器 3. 缺省配置就是轮询策略 4. 此策略适合服务器配置相当，无状态且短平快的服务使用
weight	权重方式	1. 在轮询策略的基础上指定轮询的几率 2. 权重越高分配到的请求越多 3. 此策略可以与least_conn和ip_hash结合使用 4. 此策略比较适合服务器的硬件配置差别比较大的情况
ip_hash	依据ip的hash值来分配	1. 在nginx版本1.3.1之前，不能在ip_hash中使用权重（weight） 2. ip_hash不能与backup同时使用 3. 此策略适合有状态服务，比如session 4. 当有服务器需要剔除，必须手动down掉
least_conn	最少连接方式	1. 此负载均衡策略适合请求处理时间长短不一造成服务器过载的情况
fair（第三方）	响应时间方式	1. 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 2. Nginx本身不支持fair，如果需要这种调度算法，则必须安装upstream_fair模块
url_hash（第三方）	依据URL分配方式	1. 按访问的URL的哈希结果来分配请求，使每个URL定向到一台后端服务器 2. Nginx本身不支持url_hash，如果需要这种调度算法，则必须安装Nginx的hash软件包

缓存

nginx代理缓存可以在某些场景下有效的减少服务器压力，让请求快速响应，从而提升用户体验和服务性能。

指令名称	作用解释	语法	默认配置	示例	作用域
proxy_cache	设置是否开启对后端响应的缓存。	proxy_cache zone | off;	proxy_cache off;	proxy_cache mycache; # 规定开启nginx缓存并且缓存名称为: mycache	http, server, location
proxy_cache_valid	配置什么状态码可以被缓存，以及缓存时长	proxy_cache_valid [code …] time;	没有默认值	proxy_cache_valid 200 304 2m; # 对于状态为200和304的缓存文件，缓存时间是2分钟	http, server, location
proxy_cache_key	设置缓存文件的 key	proxy_cache_key string;	proxy_cache_key schemeschemeschemeproxy_host$request_uri;	proxy_cache_key “hosthosthostrequest_uri $cookie_user”; # 使用host +请求的uri以及cookie拼接成缓存key	http, server, location
proxy_cache_path	指定缓存存储的路径，文件名为cache key的md5值，然后多级目录的话，根据level参数来生成，key_zone参数用来指定在共享内存中缓存数据的名称和内存大小，比如keys_zone=mycache:100m，inactive用来指定缓存没有被访问后超时移除的时间，默认是10分钟，也可以自己指定比如inactive=2h ；max_size 用来指定缓存的最大值，超过这个值则会自动移除最近最少使用（lru淘汰算法）的缓存 这个指令对应的参数很多，具体见官网：proxy_cache_path	proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size] [min_free=size] [manager_files=number] [manager_sleep=time] [manager_threshold=time] [loader_files=number] [loader_sleep=time] [loader_threshold=time] [purger=on|off] [purger_files=number] [purger_sleep=time] [purger_threshold=time];	无	proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=mycache:128m inactive=3d max_size=2g; # 设置缓存存放的目录为/data/nginx/cache，并设置缓存名称为mycache，大小为128m， 三天未被访问过的缓存将自动清除，磁盘中缓存的最大容量为2GB。	http
proxy_cache_bypass	定义不从缓存中获取响应数据的条件。如果字符串参数中至少有一个值不为空且不等于" 0 "，则不会从缓存中获取响应:	proxy_cache_bypass string …;	没有默认值	proxy_cache_bypass cookienocachecookie_nocache cookienocachearg_nocache$arg_comment;	http, server, location
proxy_cache_min_uses	指定某一个相同请求在几次请求之后才缓存响应内容	proxy_cache_min_uses number;	proxy_cache_min_uses 1;	proxy_cache_min_uses 3; 规定某一个请求在第3次之后才走nginx缓存	http, server, location
proxy_cache_use_stale	指定后端服务器在返回什么状态码的情况下可以使用过期的缓存	proxy_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 … |off ;	proxy_cache_use_stale off;	proxy_cache_use_stale error timeout http_500 http_502 http_503 http_504; # 规定服务在出现error timeout,以及502,503,504时可使用过期缓存	http, server, location
proxy_cache_lock	默认不开启，开启后若出现并发重复请求，nginx只让一个请求去后端读数据，其他的排队并尝试从缓存中读取;	proxy_cache_lock on |off;	proxy_cache_lock off;	proxy_cache_lock on; # 开启缓存锁	http, server, location
proxy_cache_lock_timeout	等待缓存锁(proxy_cache_lock)超时之后将直接请求后端，且结果不会被缓存	proxy_cache_lock_timeout time;	proxy_cache_lock_timeout 5s;	proxy_cache_lock_timeout 6s; # 等待缓存锁超时（6ms）之后将直接请求后端，结果不会被缓存。	http, server, location
proxy_cache_methods	如果客户端请求方法在该指令中，则响应将被缓存。“GET”和“HEAD”方法总是被添加到列表中，尽管建议显式地指定它	proxy_cache_methods GET|HEAD |POST …;	proxy_cache_methods GET HEAD;	proxy_cache_methods GET HEAD PUT POST; # 规定 可缓存的方法有 ：get head put post	http, server, location
…	…	…	…	…	…

修改配置文件：

http{...# 指定缓存存放目录为/usr/local/nginx/test/nginx_cache_storage，并设置缓存名称为mycache，大小为64m， 1天未被访问过的缓存将自动清除，磁盘中缓存的最大容量为1gbproxy_cache_path /usr/local/nginx/test/nginx_cache_storage levels=1:2 keys_zone=mycache:64m inactive=1d max_size=1g;...server{...#  指定 username 参数中只要有字母 就不走nginx缓存  if ($arg_username ~ [a-z]) {set $cache_name "no cache";}location  /interface {proxy_pass http://myserver/;# 使用名为 mycache 的缓存空间proxy_cache mycache;# 对于200 206 状态码的数据缓存2分钟proxy_cache_valid 200 206 1m;# 定义生成缓存键的规则（请求的url+参数作为缓存key）proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;# 资源至少被重复访问2次后再加入缓存proxy_cache_min_uses 3;# 出现重复请求时，只让其中一个去后端读数据，其他的从缓存中读取proxy_cache_lock on;# 上面的锁 超时时间为4s，超过4s未获取数据，其他请求直接去后端proxy_cache_lock_timeout 4s;# 对于请求参数中有字母的 不走nginx缓存proxy_no_cache $cache_name; # 判断该变量是否有值，如果有值则不进行缓存，没有值则进行缓存# 在响应头中添加一个缓存是否命中的状态（便于调试）add_header Cache-status $upstream_cache_status;    }...
}

限流

Nginx主要有两种限流方式：按并发连接数限流(ngx_http_limit_conn_module)、按请求速率限流(ngx_http_limit_req_module 使用的令牌桶算法)。

按请求速率限流

http{...# 对请求速率限流limit_req_zone $binary_remote_addr zone=myRateLimit:10m rate=5r/s;server{location /interface{...limit_req zone=myRateLimit burst=5  nodelay;limit_req_status 520;limit_req_log_level info;}}
}

$binary_remote_addr：表示基于 remote_addr(客户端IP) 来做限流 zone=myRateLimit:10m：表示使用myRateLimit来作为内存区域（存储访问信息）的名字，大小为10M，1M能存储16000 IP地址的访问信息，10M可以存储16W IP地址访问信息

rate=5r/s：表示相同ip每秒最多请求5次，nginx是精确到毫秒的，也就是说此配置代表每200毫秒处理一个请求，这意味着自上一个请求处理完后，若后续200毫秒内又有请求到达，将拒绝处理该请求（如果没配burst的话）
burst=5：意思是设置一个大小为5的缓冲队列，若同时有6个请求到达，Nginx 会处理第一个请求，剩余5个请求将放入队列，然后每隔200ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于6，将拒绝处理多余的请求，直接返回503
nodelay：针对的是 burst 参数，burst=5 nodelay 这个配置表示被放到缓冲队列的这5个请求会立马处理，不再是每隔200ms取一个了。但是值得注意的是，即使这5个突发请求立马处理并结束，后续来了请求也不一定不会立马处理，因为虽然请求被处理了但是请求所占的坑并不会被立即释放，而是只能按 200ms 一个来释放，释放一个后 才将等待的请求 入队一个。
另外两个： limit_req_status=520表示当被限流后，nginx的返回码，limit_req_log_level info代表日志级别

按并发连接数限流

http{# 针对ip  对请求连接数限流...limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=myConnLimit:10m; ...server{...limit_conn myConnLimit 12;}
}    

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=myConnLimit:10m; 代表的意思 是 基于连接数量限流，限流的对象是ip 名称是myConnLimit 存储空间大小10mb（即存放某ip的访问记录），limit_conn myConnLimit 12;标识该ip最大支持12个连接超过则返回503

https配置

https_ssl模块安装

需要下载源码：

wget http://nginx.org/download/nginx-1.23.0.tar.gz

解压后编译：

 ./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_modulemake && make install

查看版本：

nginx -V

出现 --with-http_ssl_module 代表安装了ssl模块。

证书可以自己生成免费证书，也可以购买。

配置https

   server {listen      8080 ssl;server_name  localhost;ssl_certificate      /home/nginx/cert/test.crt;ssl_certificate_key  /home/nginx/cert/test.key;root  html/dist;charset utf-8;}

压缩

http {# 开启/关闭 压缩机制gzip on;# 根据文件类型选择 是否开启压缩机制gzip_types text/plain application/javascript text/css application/xml text/javascript image/jpeg image/jpg image/gif image/png  application/json;# 设置压缩级别，一共9个级别  1-9   ，越高资源消耗越大 越耗时，但压缩效果越好，gzip_comp_level 9;# 设置是否携带Vary:Accept-Encoding 的响应头gzip_vary on;# 处理压缩请求的 缓冲区数量和大小gzip_buffers 32 64k;# 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]\."; # 比如低版本的IE浏览器不支持压缩# 设置压缩功能所支持的HTTP最低版本gzip_http_version 1.1;# 设置触发压缩的最小阈值gzip_min_length 2k;# off/any/expired/no-cache/no-store/private/no_last_modified/no_etag/auth 根据不同配置对后端服务器的响应结果进行压缩gzip_proxied any;
} 

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