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Nginx免费开源，是一种异步框架的Web服务器。它可以用作反向代理、负载均衡和HTTP缓存，并且大部分Web服务器使用Nginx做负载均衡。

一、介绍

Nginx是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like协议下发行。它由俄罗斯的程序设计师IgorSysoev所开发，供俄国大型的入口网站及搜索引擎Rambler（俄文：Рамблер）使用。

与 Apache相比，Nginx有很多优点：

1. 高并发响应性能非常好，官方 Nginx 处理静态文件并发 5w/s
2. 反向代理性能非常强。（可用于负载均衡）
3. 内存和 cpu 占用率低。（为 Apache 的 1/5-1/10）
4. 对后端服务有健康检查功能。
5. 支持 PHP cgi 方式和 fastcgi 方式。
6. 配置代码简洁且容易上手。

部分原因：

• Nginx 采用 epoll 模型，异步非阻塞，而 Apache 采用的是select 模型
• Select 特点：select 选择句柄的时候，是遍历所有句柄，也就是说句柄有事件响应时，select 需要遍历所有句柄才能获取到哪些句柄有事件通知，因此效率是非常低
• epoll 的特点：epoll 对于句柄事件的选择不是遍历的，是事件响应的，就是句柄上事件来就马上选择出来，不需要遍历整个句柄链表，因此效率非常高

二、Nginx 工作的基本原理

Nginx 由内核和模块组成，其中，内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，仅仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个 location block（location 是 Nginx配置中的一个指令，用于 URL 匹配），而在这个 location 中所配置的每个指令将会启动不同的模块去完成相应的工作。

Nginx 的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块：

• 核心模块：HTTP 模块、 EVENT 模块和 MAIL 模块
• 基础模块：HTTP Access 模块、HTTP FastCGI 模块、HTTP Proxy 模块和 HTTP Rewrite模块
• 第三方模块：HTTP Upstream Request Hash 模块、 Notice 模块和 HTTP Access Key模块

Nginx工作主要流程：

nginx在启动后，会有一个master进程和多个worker进程。master进程主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态.

当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。而基本的网络事件，则是放在worker进程中来处理了。

多个worker进程之间是对等的，他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。

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。

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，这里面的原因与nginx的进程模型以及事件处理模型是分不开的。nginx的进程模型，可以由下图来表示：

master来管理worker进程，所以我们只需要与master进程通信就行了。master进程会接收来自外界发来的信号，再根据信号做不同的事情。所以我们要控制nginx，只需要通过kill向master进程发送信号就行了。

三、安装与常用操作命令

1.安装

nginx官网下载地址：http://nginx.org，分为 Linux 和 windows 版本

（1）Linux安装

Nginx下载包：nginx-1.13.0.tar.gz，下载到：/usr/local/software/

• 默认情况下，Nginx 会被安装在 /usr/local/nginx。通过设定编译选项，你可以改变这个设定。

Nginx解压安装：

tar

Nginx编译：

./configure

• 可能会报./configure: error: C compiler cc is not found错误
  错误原因：缺少编译环境，安装编译源码所需要的工具和库
  执行命令：

yum install gcc gcc-c++ ncurses-devel perl

再次编译：

./configure --prefix=/usr/local/nginx

• 可能会报./configure: error: the HTTP rewrite module requires the PCRElibrary.错误
  错误原因：缺少HTTP rewrite module模块，禁用或者安装所需要的模块。我们选择安装模块
  执行命令：

yum install pcre pcre-devel

• 可能会报./configure: error: the HTTP gzip module requires the zliblibrary.错误
  错误原因：缺少HTTP zlib类库，我们选择安装模块
  执行命令：

yum install zlib gzip zlib-devel

编译成功后安装Nginx：

make & make install

启动Nginx：

//先查看安装目录
whereis nginx

//conf 存放配置文件
//html 网页文件
//logs 存放日志
//sbin shell启动、停止等脚本

//进入目录
cd

//启动nginx
./nginx

//查看进程
ps -ef| grep nginx

• 可能会报nginx:[emerg] bind() to 0.0.0.0:80 failed (98: Address already in use)错误
  错误原因：不能绑定80端口，80端口已经被占用，那么我们应该停止nginx，重新加载配置文件
  执行命令：kill –INT进程号
  重新读取配置文件：

nginx -s reload

（2）Windows 安装

为了安装 Nginx / Win32，需先下载它。然后解压之，然后运行即可。下面以 C 盘根目录为例说明下：

cd C:
cd C: ginx-0.8.54   start nginx

Nginx / Win32 是运行在一个控制台程序，而非 windows 服务方式的。服务器方式目前还是开发尝试中。

2.使用

常用到的命令如下：

• nginx -s stop
• nginx -s quit
• nginx -s reload
• nginx -s reopen
• nginx -c filename
• nginx -t
• nginx -v：显示 nginx 的版本。
• nginx -V：显示 nginx 的版本，编译器版本和配置参数。

注：如果不想每次都敲命令，可以在nginx安装目录下新添一个启动批处理文件startup.bat，双击即可运行。内容如下：

@

四、Nginx实战Demo

1.http反向代理（不考虑复杂的配置，仅仅是完成一个 http 反向代理）

nginx.conf 配置文件如下：

#运行用户
  #user somebody;

  #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
  error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/error.log;
  error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/notice.log  notice;
  error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/info.log  info;

  #PID文件，记录当前启动的nginx的进程ID
  pid        D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/nginx.pid;

  #工作模式及连接数上限
  events {
     worker_connections 1024;    #单个后台worker process进程的最大并发链接数
  }

  #设定http服务器，利用它的反向代理功能提供负载均衡支持
  http {
     #设定mime类型(邮件支持类型),类型由mime.types文件定义
     include       D:/Tools/nginx-1.10.1/conf/mime.types;
     default_type  application/octet-stream;

     #设定日志
     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    D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/access.log main;
     rewrite_log     on;

     #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  120;
     tcp_nodelay        on;

     #gzip压缩开关
     #gzip  on;

     #设定实际的服务器列表 
     upstream zp_server1{
         server 127.0.0.1:8089;
     }

     #HTTP服务器
     server {
         #监听80端口，80端口是知名端口号，用于HTTP协议
         listen       80;

         #定义使用www.xx.com访问
         server_name  test.com;

         #首页
         index index.html

         #指向webapp的目录
         root D:_WorkspaceProjectgithubzpSpringNotesspring-securityspring-shirosrcmainwebapp;

         #编码格式
         charset utf-8;

         #代理配置参数
         proxy_connect_timeout 180;
         proxy_send_timeout 180;
         proxy_read_timeout 180;
         proxy_set_header Host $host;
         proxy_set_header X-Forwarder-For $remote_addr;

         #反向代理的路径（和upstream绑定），location 后面设置映射的路径
         location / {
             proxy_pass http://zp_server1;
         } 

         #静态文件，nginx自己处理
         location ~ ^/(images|javascript|js|css|flash|media|static)/ {
             root D:_WorkspaceProjectgithubzpSpringNotesspring-securityspring-shirosrcmainwebappiews;
             #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;
         }

         #设定查看Nginx状态的地址
         location /NginxStatus {
             stub_status           on;
             access_log            on;
             auth_basic            "NginxStatus";
             auth_basic_user_file  conf/htpasswd;
         }

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

         #错误处理页面（可选择性配置）
         #error_page   404              /404.html;
         #error_page   500 502 503 504  /50x.html;
         #location = /50x.html {
         #    root   html;
         #}
     }
}

注意：conf / nginx.conf 是 nginx 的默认配置文件。你也可以使用 nginx -c 指定你的配置文件

实验步骤：

1. 启动 webapp，注意启动绑定的端口要和nginx中的 upstream 设置的端口保持一致。
2. 更改 host：在 C:WindowsSystem32driversetc 目录下的host文件中添加一条DNS 记录127.0.0.1 http://test.com。
3. 启动上文中startup.bat 的命令。
4. 在浏览器中访问 http://test.com，不出意外，已经可以访问了。

2.负载均衡

网站在实际运营过程中，多半都是有多台服务器运行着同样的webapp，这时需要使用负载均衡来分流。同样的，nginx也可以实现简单的负载均衡功能。

假设业务场景为将应用部署在 192.168.1.11:80、192.168.1.12:80、192.168.1.13:80 三台linux环境的服务器上。网站域名叫 test.com, 公网IP为 192.168.1.11。在公网IP所在的服务器上部署 nginx，对所有请求做负载均衡处理。

nginx.conf 配置如下：

http {
    #设定mime类型,类型由mime.type文件定义
   include       /etc/nginx/mime.types;
   default_type  application/octet-stream;
   #设定日志格式
   access_log    /var/log/nginx/access.log;

   #设定负载均衡的服务器列表
   upstream load_balance_server {
       #weigth参数表示权值，权值越高被分配到的几率越大
       server 192.168.1.11:80   weight=5;
       server 192.168.1.12:80   weight=1;
       server 192.168.1.13:80   weight=6;
   }

  #HTTP服务器
  server {
       #侦听80端口
       listen       80;

       #定义使用www.xx.com访问
       server_name  test.com;

       #对所有请求进行负载均衡请求
       location / {
           root        /root;                 #定义服务器的默认网站根目录位置
           index       index.html index.htm;  #定义首页索引文件的名称
           proxy_pass  http://load_balance_server ;#请求转向load_balance_server 定义的服务器列表

           #以下是一些反向代理的配置(可选择性配置)
           #proxy_redirect off;
           proxy_set_header Host $host;
           proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
           #后端的Web服务器可以通过X-Forwarded-For获取用户真实IP
           proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
           proxy_connect_timeout 90;          #nginx跟后端服务器连接超时时间(代理连接超时)
           proxy_send_timeout 90;             #后端服务器数据回传时间(代理发送超时)
           proxy_read_timeout 90;             #连接成功后，后端服务器响应时间(代理接收超时)
           proxy_buffer_size 4k;              #设置代理服务器（nginx）保存用户头信息的缓冲区大小
           proxy_buffers 4 32k;               #proxy_buffers缓冲区，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_temp_file_write_size 64k;    #设定缓存文件夹大小，大于这个值，将从upstream服务器传

           client_max_body_size 10m;          #允许客户端请求的最大单文件字节数
           client_body_buffer_size 128k;      #缓冲区代理缓冲用户端请求的最大字节数
       }
   }
}

当一个网站功能越来越丰富时，往往需要将一些功能相对独立的模块剥离出来，独立维护。这样的话，通常，会有多个 webapp。

举个例子：假如 http://test.com 站点有好几个webapp，finance（金融）、product（产品）、admin（用户中心）。访问这些应用的方式通过上下文(context)来进行区分:

test.com/finance/
test.com/product/
test.com/admin/

http的默认端口号是80，如果在一台服务器上同时启动这3个 webapp 应用，都用80端口，会产生端口冲突。所以，这三个应用需要分别绑定不同的端口号，需要用到反向代理来做处理。

修改后的nginx.conf 配置如下：

http {
   #此处省略一些基本配置

   upstream product_server{
       server test.com:8081;
   }

   upstream admin_server{
       server test.com:8082;
   }

   upstream finance_server{
       server test.com:8083;
   }

   server {
       #此处省略一些基本配置
       #默认指向product的server
       location / {
           proxy_pass http://product_server;
       }

       location /product/{
           proxy_pass http://product_server;
       }

       location /admin/ {
           proxy_pass http://admin_server;
       }

       location /finance/ {
           proxy_pass http://finance_server;
       }
   }
}

3.https反向代理

一些对安全性要求比较高的站点，可能会使用 HTTPS（一种使用ssl通信标准的安全HTTP协议）。

这里不科普 HTTP 协议和 SSL 标准。但是，使用 nginx 配置 https 需要知道几点：

• HTTPS 的固定端口号是 443，不同于 HTTP 的 80 端口。
• SSL 标准需要引入安全证书，所以在 nginx.conf 中你需要指定证书和它对应的 key。
• 其他和 http 反向代理基本一样，只是在 Server 部分配置有些不同。

nginx.conf配置文件如下：

#HTTP服务器
 server {
     #监听443端口。443为知名端口号，主要用于HTTPS协议
     listen       443 ssl;

     #定义使用www.xx.com访问
     server_name  test.com;

     #ssl证书文件位置(常见证书文件格式为：crt/pem)
     ssl_certificate      cert.pem;
     #ssl证书key位置
     ssl_certificate_key  cert.key;

     #ssl配置参数（选择性配置）
     ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
     ssl_session_timeout  5m;
     #数字签名，此处使用MD5
     ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
     ssl_prefer_server_ciphers  on;

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

4.静态站点

有时候，我们需要配置静态站点(即 html 文件和一堆静态资源)。

举例来说：如果所有的静态资源都放在了 /app/dist 目录下，我们只需要在 nginx.conf 中指定首页以及这个站点的 host 即可。

nginx.conf配置文件如下：

worker_processes  1;

events {
   worker_connections  1024;
}

http {
   include       mime.types;
   default_type  application/octet-stream;
   sendfile        on;
   keepalive_timeout  65;

   gzip on;
   gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml text/javascript application/javascript image/jpeg image/gif image/png;
   gzip_vary on;

   server {
       listen       80;
       server_name  static.zp.cn;

       location / {
           root /app/dist;
           index index.html;
           #转发任何请求到 index.html
       }
   }
}

之后添加 HOST：127.0.0.1 http://static.zp.cn，此时，在本地浏览器访问 http://static.zp.cn ，就可以访问静态站点了。

5.跨域解决方案

在Web开发中，经常采用前后端分离模式。这种情况下，前端和后端分别是独立的 web 应用程序，比如端是 Java 程序，前端是 React 或 Vue 应用。

各自独立的webapp互相访问时，势必存在跨域问题。解决跨域问题一般有两种思路：

（1）CORS

就是在后端服务器设置 HTTP 响应头，把你需要运行访问的域名加入加入 Access-Control-Allow-Origin 中。

（2）jsonp

即把后端根据请求，构造json数据并返回，前端用 jsonp 跨域。

这两种思路，本文不展开讨论。

需要说明的是，nginx 根据第一种思路，也提供了一种解决跨域的解决方案。

举例：http://test.com 网站是由一个前端 app ，一个后端 app 组成的。前端端口号为 9000， 后端端口号为 8080。

前端和后端如果使用 http 进行交互时，请求会被拒绝，因为存在跨域问题。来看看，nginx 是怎么解决的吧：

首先，在 enable-cors.conf 文件中设置 cors ：

# allow origin list
set $ACAO '*';

# set single origin
if ($http_origin ~* (test.com)$) {
 set $ACAO $http_origin;
}

if ($cors = "trueget") {
   add_header 'Access-Control-Allow-Origin' "$http_origin";
   add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';
   add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST, OPTIONS';
   add_header 'Access-Control-Allow-Headers' 'DNT,X-Mx-ReqToken,Keep-Alive,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type';
}

if ($request_method = 'OPTIONS') {
 set $cors "${cors}options";
}

if ($request_method = 'GET') {
 set $cors "${cors}get";
}

if ($request_method = 'POST') {
 set $cors "${cors}post";
}

再在服务器中 include enable-cors.conf 来引入跨域配置：

# ----------------------------------------------------
# 此文件为项目 nginx 配置片段
# 可以直接在 nginx config 中 include（推荐）
# 或者 copy 到现有 nginx 中，自行配置
# test.com 域名需配合 dns hosts 进行配置
# 其中，api 开启了 cors，需配合本目录下另一份配置文件
# ----------------------------------------------------
upstream front_server{
 server test.com:9000;
}
upstream api_server{
 server test.com:8080;
}

server {
 listen       80;
 server_name  test.com;

 location ~ ^/api/ {
   include enable-cors.conf;
   proxy_pass http://api_server;
   rewrite "^/api/(.*)$" /$1 break;
 }

 location ~ ^/ {
   proxy_pass http://front_server;
 }
}

这样子跨域解决方案就完成了。

四、Nginx内核优化

对Nginx内核进行优化，能适当提升Nginx的性能，部分优化配置如下：

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 2
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.ip_local_port_range = 4000    65000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.route.gc_timeout = 100
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
net.core.somaxconn = 16384
net.core.netdev_max_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_max_orphans = 16384
#以下参数是对iptables防火墙的优化，防火墙不开会提示，可以忽略不理。
net.ipv4.ip_conntrack_max = 25000000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max=25000000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_established=180
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_time_wait=120
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_close_wait=60
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_fin_wait=120

• nginx性能高，而nginx的高性能与其架构是分不开的，具体如何优化，还得深度学习Nginx的原理剖析，本文只是入门。