Nginx原理及其使用

作者: jan29 | 来源:发表于2021-06-26 22:59 被阅读0次

一、Nginx基本概念

1、什么是nginx

Nginx 是一个高性能的Web服务器和反向代理服务器，也可作为邮件代理服务器；
Nginx由俄罗斯人Igor Sysoev 采用C语言开发编写，第一个版本公布于2004年10月4日；
Nginx特点占有内存少，并发能力强，以高性能，低消耗闻名，Nginx官方测试为5万并发请求；

nginx_logo.jpg

2、什么是反向代理

2.1什么是正向代理

正向代理，是在用户端的。比如需要访问某些国外网站，我们可能需要购买vpn。
并且vpn是在我们的用户浏览器端设置的,浏览器先访问vpn地址，vpn地址转发请求，并最后将请求结果原路返回来。

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2.2什么是反向代理

反向代理，其实客户端对代理是无感知的，因为客户端不需要任何配置就可以访问，我们只需要将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后，在返回给客户端，此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器，暴露的是代理服务器地址，隐藏了真实服务器 IP 地址。

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3、什么是负载均衡

负载均衡（Load Balance），意思是将负载（工作任务，访问请求）进行平衡、分摊到多个操作单元（服务器，组件）上进行执行。是解决高性能，单点故障（高可用），扩展性（水平伸缩）的终极解决方案。

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4、什么是动静分离

在Web开发中，通常来说，动态资源其实就是指那些后台资源，而静态资源就是指HTML，JavaScript，CSS，img等文件。
一般来说，都需要将动态资源和静态资源分开，将静态资源部署在Nginx上，当一个请求来的时候，如果是静态资源的请求，就直接到nginx配置的静态资源目录下面获取资源，如果是动态资源的请求，nginx利用反向代理的原理，把请求转发给后台应用去处理，从而实现动静分离。
在使用前后端分离之后，可以很大程度的提升静态资源的访问速度，同时在开过程中也可以让前后端开发并行可以有效的提高开发时间，也可以有些的减少联调时间。

image.png

二、Nginx基本使用

1、nginx安装

1.1安装nginx依赖包

[root@server ~]# yum -y install make zlib zlib-devel gcc-c++ libtool openssl openssl-devel pcre

gcc编译器 gcc
openssl库 openssl,openssl-devel
pcre库 pcre,pcre-devel
zlib库 zlib,zlb-devel

1.2安装nginx

[root@server ~]# cd /usr/local/
[root@server local]# ls
bin  games    lib    libexec              sbin   src
etc  include  lib64  nginx-1.16.1.tar.gz  share
[root@server local]# tar -zxvf nginx-1.16.1.tar.gz
[root@server local]# cd nginx-1.16.1
[root@server nginx-1.16.1]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx
[root@server nginx-1.16.1]# make && make install

1、解压nginx*.tar.gz
2、切换到nginx主目录
3、执行配置命令 ./configure --prefix=/usr/local/nginx (--prefix是指定安装路径）
4、执行命令进行编译
5、执行命令进行安装

1.3启动nginx

[root@server nginx-1.16.1]# cd /usr/local/nginx/sbin/
[root@server sbin]# ./nginx

1、普通启动
切换到nginx安装目录的sbin目录，执行./nginx
2、通过配置文件启动
./nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

1.4检查

[root@server sbin]# ps -ef | grep nginx
root      17806      1  0 00:24 ?        00:00:00 nginx: master process ./nginx
nobody    17807  17806  0 00:24 ?        00:00:00 nginx: worker process
root      17809   9820  0 00:25 pts/0    00:00:00 grep --color=auto nginx
[root@server sbin]# netstat -ntulp | grep 80
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      17806/nginx: master 
[root@server sbin]# ./nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

1、通过进程检查
master进程用于读取配置文件，并且维护管理worker进程
worker进程对请求进行处理
2、通过查看端口
3、检查配置文件
./nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf -t

2、nginx常用命令

杀死进程
kill -QUIT 主pid
kill -TERM 主pid
命令关闭
./nginx -s stop
重启
./nginx -s reload
帮助
-?,-h : this help
-v : show version and exit
-V : show version and configure options then exit
-t : test configuration and exit
-T : test configuration, dump it and exit
-q : suppress non-error messages during configuration testing
-s signal : send signal to a master process: stop, quit, reopen, reload
-p prefix : set prefix path (default: /usr/local/nginx/)
-c filename : set configuration file (default: conf/nginx.conf)
-g directives : set global directives out of configuration file

3、nginx配置文件

配置文件路径: [nginx安装路径]/conf/nginx.conf
比如这次环境的路径在/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

配置文件内容为

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

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

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

3.1worker配置

从配置文件开始到 events 块之间的内容，主要会设置一些影响 nginx 服务器整体运行的配置指令，主要包括配置运行 Nginx 服务器的用户（组）、允许生成的 worker process 数，进程PID 存放路径、日志存放路径和类型以及配置文件的引入等。

worker_processes  1;

worker_processes 设置nginx可以并发处理进程的大小

3.2events配置

events 块涉及的指令主要影响 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 work process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，选取哪种事件驱动模型来处理连接请求，每个 word process 可以同时支持的最大连接数等。

events {
    worker_connections  1024;
}

worker_connections 设置nginx worker（进程）支持的最大连接数

3.3httpd配置

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

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

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

这算是 Nginx 服务器配置中最频繁的部分，代理、缓存和日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置都在这里。
需要注意的是： http 块也可以包括 http 全局块、 server 块。

http 全局块
http 全局块配置的指令包括文件引入、 MIME-TYPE 定义、日志自定义、连接超时时间、单链接请求数上限等。
server 块
这块和虚拟主机有密切关系，虚拟主机从用户角度看，和一台独立的硬件主机是完全一样的，该技术的产生是为了节省互联网服务器硬件成本。
每个 http 块可以包括多个 server 块，而每个 server 块就相当于一个虚拟主机。
而每个 server 块也分为全局 server 块，以及可以同时包含多个 locaton 块。

1、全局 server 块
最常见的配置是本虚拟机主机的监听配置和本虚拟主机的名称或 IP 配置。
2、 location 块
一个 server 块可以配置多个 location 块
这块的主要作用是基于 Nginx 服务器接收到的请求字符串（例如 server_name/uri-string），对虚拟主机名称（也可以是 IP 别名）之外的字符串（例如前面的 /uri-string）进行匹配，对特定的请求进行处理。地址定向、数据缓存和应答控制等功能，还有许多第三方模块的配置也在这里进行。

location 指令说明
该指令用于匹配 URL。语法如下：

nginx.png
= ：用于不含正则表达式的 uri 前，要求请求字符串与 uri 严格匹配，如果匹配成功，就停止继续向下搜索并立即处理该请求。
~：用于表示 uri 包含正则表达式，并且区分大小写。
~：用于表示 uri 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 uri 前，要求 Nginx 服务器找到标识 uri 和请求字符串匹配度最高的 location 后，立即使用此 location 处理请求，而不再使用 location块中的正则 uri 和请求字符串做匹配
注意：如果 uri 包含正则表达式，则必须要有 ~ 或者 ~ 标识。

三、Nginx反向代理配置

1、反向代理配置实例1

实验环境 192.168.1.41
启动一个tomcat 端口为8080
nginx使用默认端口80
访问 http://192.168.1.41反向代理到 http://192.168.1.41:8080

1启动一个tomcat端口8080

[root@server ~]# yum -y install java
[root@server local]# ls /usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz 
/usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz
[root@server local]# tar -zxvf apache-tomcat-7.0.96.tar.gz
[root@server local]# cd apache-tomcat-7.0.96
[root@server apache-tomcat-7.0.96]# ./bin/startup.sh
[root@server apache-tomcat-7.0.96]# netstat -ntulp | grep 8080
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      9851/java

2配置nginx.conf

[root@server nginx]# vim conf/nginx.conf
    server {
        listen       80;
        server_name  192.168.1.41;

        location / {
            proxy_pass http://192.168.1.41:8080;
            index  index.html index.htm;
        }
    }
[root@server nginx]# ./sbin/nginx

3验证

测试结果.png

2、反向代理配置实例2

实验环境 192.168.1.41
启动两个tomcat 端口为8081，8082
nginx使用端口32880
访问 http://192.168.1.41:32880/test1/ 反向代理到 http://192.168.1.41:8081/test1
访问 http://192.168.1.41:32880/test2 反向代理到 http://192.168.1.41:8082/test2

1启动两个tomcat 端口为8081，8082

[root@server local]# cd /usr/local/
[root@server local]# cp -rvf apache-tomcat-7.0.96 tomcat1
[root@server local]# cp -rvf apache-tomcat-7.0.96 tomcat2
[root@server local]# cd tomcat1
[root@server tomcat1]# vim conf/server.xml
<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">
 <Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
[root@server tomcat1]# mkdir webapps/test1
[root@server tomcat1]# echo test1 > webapps/test1/index.html
[root@server tomcat1]# ./bin/startup.sh
Tomcat started.
[root@server tomcat1]# cd ../tomcat2
[root@server tomcat2]# vim conf/server.xml
<Server port="8007" shutdown="SHUTDOWN">
 <Connector port="8082" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
[root@server tomcat2]# mkdir webapps/test2
[root@server tomcat2]# echo test2 > webapps/test2/index.html
[root@server tomcat2]# ./bin/startup.sh 
Tomcat started.
[root@server tomcat2]# netstat -ntulp | grep 808
tcp6       0      0 :::8081                 :::*                    LISTEN      10072/java          
tcp6       0      0 :::8082                 :::*                    LISTEN      10136/java

2配置nginx.conf

[root@server tomcat2]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    server {
        listen       32880;
        server_name  192.168.1.41;
    
        location /test1 {
            proxy_pass http://192.168.1.41:8081;
        }
        location /test2 {
            proxy_pass http://192.168.1.41:8082;
        }
    }
[root@server tomcat2]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3验证

测试结果1.png
测试结果2.png

3、反向代理配置实例3

实验环境192.168.1.41 192.168.1.42
在192.168.1.42启动一个httpd 端口为80
nginx使用端口32881
访问http://192.168.1.41:32881反向代理到 http://192.168.1.42:80

1在192.168.1.42启动一个httpd 端口为80

[root@localhost ~]# yum -y install httpd
[root@localhost ~]# systemctl start httpd

2配置nginx.conf

[root@server ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    server {
        listen       32881;
        server_name  192.168.1.41;
    
        location / {
            proxy_pass http://192.168.1.42:80;
            index  index.html index.htm;
        }
    }
[root@server ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3验证

验证结果.png

四、Nginx负载均衡配置

1、负载均衡配置实例1

实验环境 192.168.1.41
启动两个tomcat 端口为8083 8085
nginx端口使用32882
访问http://192.168.1.41:32882负载均衡到http://192.168.1.41:8083和http://192.168.1.41:8085

1启动一个tomcat端口8080

[root@server local]# cd /usr/local/
[root@server local]# cp -rvf apache-tomcat-7.0.96 tomcat3
[root@server local]# cp -rvf apache-tomcat-7.0.96 tomcat5
[root@server local]# cd tomcat3
[root@server tomcat13# vim conf/server.xml
<Server port="8008" shutdown="SHUTDOWN">
 <Connector port="8083" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
[root@server tomcat3]# ./bin/startup.sh
Tomcat started.
[root@server tomcat5]# cd ../tomcat4
[root@server tomcat5]# vim conf/server.xml
<Server port="8010" shutdown="SHUTDOWN">
 <Connector port="8085" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
[root@server tomcat5]# ./bin/startup.sh 
Tomcat started.
[root@server tomcat5]# netstat -ntulp | grep 808
tcp6       0      0 :::8083                 :::*                    LISTEN      10072/java          
tcp6       0      0 :::8085                 :::*                    LISTEN      10136/java

2配置nginx.conf

[root@server ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    upstream myserver1{
        ip_hash;
        server 192.168.1.41:8083 weight=1;
        server 192.168.1.41:8085 weight=1;
    }
    server{
        listen       32882;
        server_name  192.168.1.41;

        location / {
        proxy_pass http://myserver1;
        }
    }
[root@server ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3验证

image.png

这样看不出效果，因为两个tomcat都长得一样，如果想要有更直观得效果，可以给两个tomcat编写不同得代码。

2、负载均衡配置实例2

实验环境 192.168.1.41 192.168.1.42 192.168.1.43
在192.168.1.42启动一个httpd，在192.168.1.43启动一个httpd
nginx端口使用32883
访问http://192.168.1.41:32883负载均衡到http://192.168.1.42和http://192.168.1.43

1在192.168.1.42启动一个httpd，在192.168.1.43启动一个httpd

[root@client1 ~]# yum -y install httpd
[root@client1 ~]# systemctl start httpd
[root@client2 ~]# yum -y install httpd
[root@client2 ~]# systemctl start httpd

2配置nginx.conf

    upstream myserver2{
        server 192.168.1.42:80 weight=1;
        server 192.168.1.43:80 weight=1;
    }
    server{
        listen       32883;
        server_name  192.168.1.41;

        location / {
        proxy_pass http://myserver2;
        }
    }
[root@server ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3验证

image.png

这样看不出效果，因为两个http都长得一样，如果想要有更直观得效果，可以给两个http编写不同得代码。

3、负载均衡策略

1、轮询（默认）
每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器 down 掉，能自动剔除。
2、weight
weight 代表权,重默认为 1,权重越高被分配的客户端越多
指定轮询几率， weight 和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。
3、ip_hash
每个请求按访问 ip 的 hash 结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session 的问题。例如：
4、fair（第三方）
按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。

五、Nginx动静分离配置

实验环境 192.168.1.41 192.168.1.42
在192.168.1.42启动一个tomcat，默认端口8080，模拟动态资源
在192.168.1.42启动一个httpd，默认端口80，放置一些图片模拟静态资源
nginx端口使用32884
访问http://192.168.1.41:32884直接跳转192.168.1.42:8080访问动态资源
访问http://192.168.1.41:32884/image直接跳转192.168.1.42/image访问静态资源

1在192.168.1.42启动一个tomcat，默认端口8080，模拟动态资源
在192.168.1.42启动一个httpd，默认端口80，放置一些图片模拟静态资源

[root@client1 local]# ls /usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz 
/usr/local/apache-tomcat-7.0.96.tar.gz
[root@client1 local]# tar -zxvf apache-tomcat-7.0.96.tar.gz
[root@client1 local]# cd apache-tomcat-7.0.96
[root@client1 apache-tomcat-7.0.96]# ./bin/startup.sh 
Tomcat started.
[root@client1 apache-tomcat-7.0.96]# netstat -ntulp | grep 8080
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      43444/java  
[root@client1 apache-tomcat-7.0.96]# cd /var/www/html/
[root@client1 html]# mkdir image
[root@client1 html]# ls image/
60ce3e23bbebfdf3a58c54705030e6f9cbcca934.jpg
Autumn_in_Kanas_by_Wang_Jinyu.jpg
Balloon_by_Matt_Benson.jpg
Beach_by_Samuel_Scrimshaw.jpg
beijing.jpg
desktop.jpg
f0df38ae0d5d668e448d12640810ee2065a6df64.jpg

2配置nginx.conf

        server {
        listen       32884;
        server_name  192.168.1.41;

        location / {
            proxy_pass http://192.168.1.42:8080;
            index  index.html index.htm;
        }
        location /image {
            proxy_pass http://192.168.1.42:80;
            index  index.html index.htm;
        }
[root@server ~]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

3验证

image.png
image.png

六、Nginx高可用配置

实验环境192.168.1.41 192.168.1.42

1在两个节点运行nginx和keepalived，nginx参照安装nginx和运行nginx

[root@server ~]# yum -y install keepalived
[root@client1 ~]# yum -y install keepalived

2配置master节点

[root@master ~]# cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
[root@server ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_http_port {

        script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
        interval 2
        weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER
        interface ens33
        virtual_router_id 51
        priority 100
        advert_int 1
        authentication {
                auth_type PASS
                auth_pass 1111
        }
        track_script {
        chk_http_port
        }
        virtual_ipaddress {
                192.168.1.5
        }
[root@client1 ~]# vim /usr/local/src/nginx_check.sh
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then
      systemctl start nginx
      if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
              killall keepalived
      fi
fi
[root@client1 ~]# systemctl start keepalived

3配置backup节点

[root@client1 ~]# cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf.bak
[root@client1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
vrrp_script chk_http_port {

        script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
        interval 2
        weight 2
}
vrrp_instance VI_1 {
        state BACKUP
        interface ens33
        virtual_router_id 51
        priority 99
        advert_int 1
        authentication {
                auth_type PASS
                auth_pass 1111
        }
        track_script {
        chk_http_port
        }
        virtual_ipaddress {
                192.168.1.5
        }
[root@client1 ~]# vim /usr/local/src/nginx_check.sh
#!/bin/bash
A=`ps -C nginx --no-header |wc -l`
if [ $A -eq 0 ];then
      systemctl start nginx
      if [ `ps -C nginx --no-header |wc -l` -eq 0 ];then
              killall keepalived
      fi
fi
[root@client1 ~]# systemctl start keepalived

4验证

image.png

七、Nginx原理

master&worker.png

nginx_client.png

master-workers 的机制的好处
首先，对于每个 worker 进程来说，独立的进程，不需要加锁，所以省掉了锁带来的开销，同时在编程以及问题查找时，也会方便很多。其次，采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断， master 进程则很快启动新的worker 进程。当然， worker 进程的异常退出，肯定是程序有 bug 了，异常退出，会导致当前 worker 上的所有请求失败，不过不会影响到所有请求，所以降低了风险

需要设置多少个 worker
Nginx 同 redis 类似都采用了 io 多路复用机制，每个 worker 都是一个独立的进程，但每个进程里只有一个主线程，通过异步非阻塞的方式来处理请求，即使是千上万个请求也不在话下。每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致。所以 worker 数和服务器的 cpu数相等是最为适宜的。设少了会浪费 cpu，设多了会造成 cpu 频繁切换上下文带来的损耗。

设置 worker 数量

worker_processes 4
#work 绑定 cpu(4 work 绑定 4cpu)。
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000
#work 绑定 cpu (4 work 绑定 8cpu 中的 4 个) 。
worker_cpu_affinity 0000001 00000010 00000100 00001000

连接数 worker_connection
这个值是表示每个 worker 进程所能建立连接的最大值，所以，一个 nginx 能建立的最大连接数，应该是 worker_connections * worker_processes。当然，这里说的是最大连接数，对于HTTP 请求本地资源来说，能够支持的最大并发数量是 worker_connections * worker_processes，如果是支持 http1.1 的浏览器每次访问要占两个连接，所以普通的静态访问最大并发数是： worker_connections * worker_processes /2，而如果是 HTTP 作为反向代理来说，最大并发数量应该是 worker_connections * worker_processes/4。因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会占用两个连接。

nginx_conf.png

Nginx原理及其使用

一、Nginx基本概念

1、什么是nginx

2、什么是反向代理

2.1什么是正向代理

2.2什么是反向代理

3、什么是负载均衡

4、什么是动静分离

二、Nginx基本使用

1、nginx安装

1.1安装nginx依赖包

1.2安装nginx

1.3启动nginx

1.4检查

2、nginx常用命令

3、nginx配置文件

3.1worker配置

3.2events配置

3.3httpd配置

三、Nginx反向代理配置

1、反向代理配置实例1

2、反向代理配置实例2

3、反向代理配置实例3

四、Nginx负载均衡配置

1、负载均衡配置实例1

2、负载均衡配置实例2

3、负载均衡策略

五、Nginx动静分离配置

六、Nginx高可用配置

七、Nginx原理

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