Nginx
Nginx是什么 Nginx是一个 高性能的 HTTP 和反向代理服务器 ，特点是占用内存少，并发能力强，事实上Nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好。 Nginx 专为性能优化而开发，性能是其最重要的要求，十分注重效率，有报告 Nginx 能支持高达 50000 个并发连接数 Nginx的功能 - 正向代理 正向代理： 局域网中的电脑用户想要直接访问网络是不可行的，只能通过代理服务器来访问，这种代理…
Nginx是什么
Nginx是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器，特点是占用内存少，并发能力强，事实上Nginx的并发能力确实在同类型的网页服务器中表现较好。
Nginx 专为性能优化而开发，性能是其最重要的要求，十分注重效率，有报告 Nginx 能支持高达 50000 个并发连接数
Nginx的功能
-
正向代理
**正向代理：**局域网中的电脑用户想要直接访问网络是不可行的，只能通过代理服务器来访问，这种代理服务就被称为正向代理。
-
反向代理
**反向代理：**客户端无法感知代理，因为客户端访问网络不需要配置，只要把请求发送到反向代理服务器，由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据，然后再返回到客户端。
客户端通过Nginx来透明的调用后台服务器，Nginx来选择具体的Worker
-
负载均衡
当Nginx反向代理了多个同类型实例的时候，选择一个可以最大化并发量或者效率的服务器调用方式，来将请求路由到对应的Worker上，就是负载均衡
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动静分离
根据用户请求的区别，将动态页面和静态页面的处理交给不同的服务器，加快解析的速度，降低单个服务器路由的压力。
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高可用
Nginx 的配置文件
user nginx; # 定义 Nginx 运行的用户和用户组。
worker_processes auto; # 指定 worker 进程的数量，通常设置为 CPU 核心数
error_log /var/log/nginx/error.log warn; # 定义全局错误日志文件的位置和级别。
pid /var/run/nginx.pid; # 设置存储 Nginx 进程 ID 的文件路径。
events { # events 块: 影响 Nginx 服务器与用户的网络连接，常用的设置包括是否开启对多 workprocess 下的网络连接进行序列化，是否允许同时接收多个网络连接等等。
worker_connections 1024; # 支持的最大连接数
}
http { # HTTP 配置块（HTTP block）：控制 HTTP 服务的全局设置。诸如反向代理和负载均衡都在此配置
include /etc/nginx/mime.types; # include：引入其他配置文件，如虚拟主机配置。
default_type application/octet-stream; # default_type：设置默认的 MIME 类型。
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' # log_format：自定义日志格式
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on; # sendfile：启用或禁用 sendfile() 系统调用以优化传输性能。是否启用 零拷贝
tcp_nopush on;
keepalive_timeout 65; # keepalive_timeout：设置长连接的超时时间。
gzip on; # 启用 gzip 压缩来减少传输内容的大小。
gzip_types text/css application/javascript;
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
server { # Server 块用于配置虚拟主机，每个 Server 块表示一个独立的站点。通常，Server 块包含域名绑定、监听端口等。
listen 80 default_server; # listen：指定监听的端口。
listen [::]:80 default_server;
server_name _; # server_name：指定处理的域名。相同的IP和端口和用来代理不同的服务，就是根据域名做的区分
root /usr/share/nginx/html; # root：定义站点的根目录。
# SSL/TLS 配置 为站点启用 HTTPS 支持。
ssl_certificate /etc/ssl/certs/example.com.crt;
ssl_certificate_key /etc/ssl/private/example.com.key;
index index.html index.htm; # index：指定默认访问的文件。
access_log /var/log/nginx/example_access.log; # access_log 和 error_log：指定访问日志和错误日志的路径。
error_log /var/log/nginx/example_error.log;
# Load configuration files for the default server block.
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
# 通过 upstream 块定义后端服务器的集合（即一组服务器），然后通过 proxy_pass 指令将客户端请求转发到这些服务器。
upstream backend_servers {
# 负载均衡算法
# 轮询（Round Robin）（默认算法） 轮询是 Nginx 的默认算法，轮流将请求分配给每个服务器。
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
# 最少连接数（Least Connections） 最少连接算法将请求分配给当前连接最少的服务器，适合于请求处理时间差异较大的场景。
least_conn;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
# IP 哈希（IP Hash） IP Hash 算法基于客户端 IP 地址的哈希值，将相同 IP 地址的请求始终分配到同一台服务器。它适合于会话保持（如状态性会话）场景。
ip_hash;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
# 加权轮询（Weighted Round Robin） 通过为每个服务器分配权重，可以让负载更高的服务器处理更多的请求。权重越高，分配的请求越多。
server backend1.example.com weight=3;
server backend2.example.com weight=1;
server backend3.example.com weight=1;
# 健康检查: Nginx 支持对后端服务器进行健康检查，可以自动将健康状况不佳的服务器从负载均衡池中剔除，以保证请求只会发往正常运行的服务器。
# max_fails：指定服务器在被临时标记为不可用之前，允许失败的最大次数。
# fail_timeout：指定在 fail_timeout 时间内失败的次数达到 max_fails 后，服务器会被标记为不可用，并且在该时间内不会再向其发送请求
server backend1.example.com max_fails=3 fail_timeout=30s;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
# 在某些应用中（如带有用户登录的应用），需要确保同一用户的请求总是分发到同一个服务器（会话保持）。可以使用第三方模块如 nginx-sticky-module 实现。
sticky;
server backend1.example.com;
server backend2.example.com;
server backend3.example.com;
}
# Location 块用于匹配 URL 路径，并针对不同路径设置不同的处理规则。
# location：匹配请求的路径，可以使用正则表达式或普通路径匹配。
location / {
try_files $uri $uri/ =404;
}
location /images/ {
root /data;
}
# proxy_pass：配置反向代理，转发请求到其他服务器。
location /api/ {
proxy_pass http://backend_server;
# 传递客户端的真实 IP
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
# 传递 X-Forwarded-For 头信息（包含客户端和之前代理服务器的 IP）
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
# 传递原始主机名
proxy_set_header Host $host;
# 传递客户端使用的协议（http 或 https）
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
# 超时设置 在负载均衡的过程中，可以设置连接超时和响应超时，防止后端服务器响应过慢或无法响应的问题：
proxy_connect_timeout 5s;
proxy_read_timeout 60s;
proxy_send_timeout 60s;
}
# rewrite：重写 URL。
location /rewrite/ {
rewrite ^/old/(.*)$ /new/$1 permanent;
}
#
error_page 404 /404.html;
location = /40x.html {
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
}
}
# 缓存设置 可以在 Nginx 服务器端启用缓存，以减轻后端服务器的压力：
proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m;
server {
location / {
proxy_cache my_cache;
proxy_pass http://backend_servers;
proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache_valid 404 1m;
}
}
# 限流配置 Nginx 可以对进入的请求进行限流，防止流量过载：
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
server {
location /api/ {
limit_req zone=one burst=5 nodelay;
proxy_pass http://backend_servers;
}
}
}
Nginx自带的变量
| 变量名称 | 描述 |
|---|---|
| $remote_addr | 客户端的 IP 地址。 |
| $remote_port | 客户端的端口号。 |
| $remote_user | 客户端的用户名（如果 HTTP 基本认证通过）。 |
| $http_user_agent | 客户端请求中的 User-Agent。 |
| $http_cookie | 客户端请求中的 Cookie 值。 |
| $server_addr | 服务器的 IP 地址。 |
| $server_name | 请求中匹配的 server_name。 |
| $server_port | 服务器的端口号。 |
| $hostname | Nginx 服务器的主机名。 |
| $request_uri | 完整的原始请求 URI，包含查询字符串。 |
| $uri | 去掉查询字符串的 URI，可以被内部重定向修改。 |
| $document_uri | 与 $uri 相同，不能被内部重定向修改。 |
| $document_root | 请求的根目录，通常由 root 或 alias 指定。 |
| $realpath_root | 文件系统中真实的路径，解析符号链接后的值。 |
| $query_string | 请求 URL 中的查询字符串部分。 |
| $args | 与 $query_string 相同。 |
| $request_method | 请求方法（如 GET、POST 等）。 |
| $scheme | 请求使用的协议（http 或 https）。 |
| $is_args | 如果有查询字符串则为 ?，否则为空字符串。 |
| $request | 请求行的完整内容，如 GET /index.html HTTP/1.1。 |
| $request_length | 请求的总大小，包括请求行、头部和请求体。 |
| *$http_ ** | 代表客户端请求中的任意 HTTP 头部，如 $http_host、$http_referer。 |
| $proxy_add_x_forwarded_for | 客户端的 IP 和 X-Forwarded-For 头的组合。 |
| $proxy_host | 代理服务器的主机名。 |
| $proxy_port | 代理服务器的端口号。 |
| $upstream_addr | 实际处理请求的上游服务器的地址。 |
| $upstream_response_time | 上游服务器的响应时间。 |
| $status | HTTP 响应的状态码。 |
| $bytes_sent | 发送给客户端的总字节数。 |
| $body_bytes_sent | 响应体的字节数，不包括头部。 |
| *$sent_http_ ** | 响应中的 HTTP 头部，如 $sent_http_content_type。 |
| $connection | 当前连接的序列号。 |
| $connection_requests | 当前连接处理的请求数。 |
| $nginx_version | Nginx 的版本号。 |
| $request_filename | 当前请求对应的文件路径。 |
| $document_root | 当前请求的根目录路径。 |
| $realpath_root | 解析符号链接后的实际根目录路径。 |
| $time_local | 本地时间，格式如 04/Jul/2024:15:45:10 +0800。 |
| $time_iso8601 | ISO 8601 格式的时间，如 2024-07-04T15:45:10+08:00。 |
| $ssl_protocol | SSL/TLS 协议版本。 |
| $ssl_cipher | SSL/TLS 使用的加密算法。 |
| $ssl_client_cert | 客户端证书的完整内容（PEM 编码）。 |
| $ssl_client_fingerprint | 客户端证书的 SHA1 指纹。 |
| $limit_rate | 限制传输速率，单位为字节/秒。 |
| $pid | Nginx 进程的 PID。 |
Location与正则
location[ = | ~ | ~* | ^~] url{}location 指令说明，该语法用来匹配 url，语法如上：
- **=：**用于不含正则表达式的 url 前，要求字符串与 url 严格匹配，匹配成功就停止向下搜索并处理请求。
- **~：**用于表示 url 包含正则表达式，并且区分大小写。
- **~*：**用于表示 url 包含正则表达式，并且不区分大小写。
- **^~：**用于不含正则表达式的 url 前，要求 Nginx 服务器找到表示 url 和字符串匹配度最高的 location 后，立即使用此 location 处理请求，而不再匹配。
- 如果有 url 包含正则表达式，不需要有 ~ 开头标识。
Nginx的高可用
Nginx 高可用的核心要素
- 负载均衡：将流量分发到多个后端服务器，从而避免单个服务器的瓶颈或宕机影响整体系统的可用性。
- 故障转移（Failover）：当一台服务器不可用时，流量自动转移到另一台健康的服务器，确保服务不中断。
- 无状态架构：通过会话保持、共享存储等技术，确保服务的可扩展性和高可用性。
- 集群化部署：多个 Nginx 实例协同工作，提高冗余和容错能力。
Nginx 高可用的实现方式
- 使用 Keepalived 实现主备切换（Master-Slave Failover）
Keepalived 是一个常用于实现高可用性服务的工具。它通过虚拟 IP（VIP）的方式实现主备 Nginx 节点之间的自动切换。当主 Nginx 宕机时，备份节点会自动接管 VIP 并继续提供服务。
架构示例：
- 两台 Nginx 服务器（主 Nginx 和备份 Nginx）配置了 Keepalived 进行主备切换。
- 一个虚拟 IP（VIP）用于接收客户端请求，VIP 会根据 Keepalived 的状态漂移到不同的服务器。
- 当主 Nginx 服务器宕机时，Keepalived 自动将 VIP 转移到备 Nginx 服务器，客户端请求无感知切换。
基本配置：
/etc/keepalived/keepalived.conf
Keepalived 配置（主服务器）：
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
virtual_ipaddress {
192.168.0.100
}
track_script {
chk_nginx
}
}Keepalived 配置（备份服务器）
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 51
priority 90
advert_int 1
virtual_ipaddress {
192.168.0.100
}
track_script {
chk_nginx
}
}Nginx 高可用的架构图示
+-------------------------+ +-------------------------+
| Client Requests | | Client Requests |
+-------------------------+ +-------------------------+
| |
v v
+------------------+ +------------------+
| VIP (Keepalived) |<--Failover-->| VIP (Keepalived)|
+------------------+ +------------------+
| |
v v
+------------------+ +------------------+
| Nginx (Master) | | Nginx (Backup) |
+------------------+ +------------------+
| |
v v
+-------------------------+ +-------------------------+
| Backend Server Pool | | Backend Server Pool |
+-------------------------+ +-------------------------+