Web服务之Nginx浅析
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时间：2015年06月09日
一、Nginx
简介：
nginx [engine x]是Igor Sysoev编写的一个高性能的HTTP和反向代理服务器，另外它也可以作为邮件代理服务器。
在大多数情况下都是用来做静态web服务器和反向代理服务器,在作为反向代理服务器的时候,Nginx可以对后端的real server做负载均衡,基于应用层的负载均衡,但是他仅支持一些常见的协议，如：http、mysql、ftp、smtp。
特性：
Nginx是一款面向性能设计的HTTP服务器，相较于Apache、lighttpd具有占有内存少，稳定性高等优势。与旧版本（<=2.2）的Apache不同，nginx不采用每客户机一线程的设计模型，而是充分使用异步逻辑，削减了上下文调度开销，所以并发服务能力更强。整体采用模块化设计，有丰富的模块库和第三方模块库，配置灵活。 在Linux操作系统下，nginx使用epoll事件模型，得益于此，nginx在Linux操作系统下效率相当高。同时Nginx在OpenBSD或FreeBSD操作系统上采用类似于epoll的高效事件模型kqueue。
相较apache来说,Nginx在静态web,反向代理,性能,高并发等功能上比apache要强大,但是apache在稳定性,动态网站的方面比Nginx优秀.随着互联网的规模越来越大,apache已经解决不了C10k(并发访问量超过10k)的问题了,所以出现了新的应用程序,就如Nginx,目前Nginx的稳定版是1.4.x系列.
Nginx在官方测试的结果中，能够支持五万个平行连接，而在实际的运作中，是可以支持二万至四万个平行链接。
整体采用模块化设计是nginx的一个重大特点，甚至http服务器核心功能也是一个模块。要注意的是：nginx的模块是静态的，添加和删除模块都要对nginx进行重新编译，这一点与Apache的动态模块完全不同。
自PHP-5.3.3起，PHP-FPM加入到了PHP核心，编译时加上--enable-fpm即可提供支持。 PHP-FPM以守护进程在后台运行，Nginx响应请求后，自行处理静态请求，PHP请求则经过fastcgi_pass交由PHP-FPM处理，处理完毕后返回。 Nginx和PHP-FPM的组合，是一种稳定、高效的PHP运行方式，效率要比传统的Apache和mod_php高出不少。
二、Nginx的HTTP特性
基本的HTTP服务器特性：
静态资源的web服务器,能缓存打开的文件描述符
可以做反向代理服务器,缓存加速反向代理,简单的负载均衡以及容错
支持FastCGI，uwsgi，SCGI，和memcached服务的缓存加速支持
静态模块化架构,非DSO机制,支持多种过滤器,如gzip,SSI和图像大小调整等
支持SSL
扩展的HTTP服务器特性：
支持基于名称和IP做虚拟主机
支持keepalive
支持平滑的升级,平滑的配置文件更新
支持定制访问日志,支持日志缓存以提高性能，快速的日志轮转
3xx-5xx错误代码重定向
支持url rewrite
根据客户端地址执行不同的功能支持路径别名
支持基于IP和用户认证
支持速率限制,并发限制
三、Nginx的基本架构
Nginx会启动一个master进程和多个worker线程/进程,每个worker进程可以响应多个请求,启动的worker数量可以自行设置。worker进程以非特权用户(ngnix)运行。
一般而言,设置的worker数量应该比cpu的核心数少一到两个,如24个核心的cpu,应该设置22-23个worker进程数。
Nginx是基于事件驱动:kqueue,epoll(Linux),/dev/poll；支持消息通知机制：select,pool,rt signals；支持sendfile:服务器响应请求时,由内核直接响应,而不用经过用户空间。支持文件AIO,异步IO,支持mmap,内存映射。
四、Ngnix配置文件解析
1.配置文件层次
main { //全局配置
}
http{
server{ //虚拟主机
location ** { //URI访问属性
}
}
}2.main段
基础设置
# user username [groupname];
//指定运行worker进程的用户和组
# worker_processes 1;
//启动的worker的数量,性能优化关键点
#error_log logs/error.log;
//错误日志文件及其级别；默认为error级别；调试时可以使用debug级别，但要求在编译时必须使用--with-debug启用debug功能；
#error_log logs/error.log notice;
//同上,但是级别为notice
#error_log logs/error.log info;
//同上,但是级别为 info
#pid logs/nginx.pid;
//指定Nginx的pid文件
#events {
# worker_connections 1024;
//worker进程的个数；通常其数值应该为CPU的物理核心数减1或减2；Nginx的最大并发数为worker_processes*worker_connections
# }扩展设置：与性能优化相关
# worker_rlimit_nofile 9999;
//指定一个worker进程所能够打开的最大文件句柄数,可以使用ulimit -n查看单个文件可以打开的最大句柄数,(socket连接也算在里面)。系统默认值1024,此值需大于等于worker_connections,但是如果是代理服务器,此值应大于等于worker_connections的两倍
# worker_rlimit_sigpending 12;
//设定每个用户能够发往worker进程的信号的数量
# worker_cpu_affinity cpumask;
//与上面的worker_processes有关,让worker运行在指定的cpu上,如有4颗cpu,4个process,那就分别是0001,0010,0100,1000,表示第0,1,2,3颗cpu,性能优化关键点
# ssl_engine ssldevice;
//在存在ssl硬件加速器的服务器上，指定所使用的ssl硬件加速设备；
# timer_resolution t;
//每次内核事件调用返回时，都会使用gettimeofday()来更新nginx缓存时钟；timer_resolution用于定义每隔多久才会由gettimeofday()更新一次缓存时钟；x86-64系统上，gettimeofday()代价已经很小，可以忽略此配置；
# worker_priority number;
//worker的优先级,值越小,优先级越高,对于性能的增强也是很关键的(-20,20),默认是0,对系统的性能增强很关键 扩展设置：与事件相关
//需要定义在 events { } 里面
# accept_mutex [on|off];
//是否打开Ningx的负载均衡锁；此锁能够让多个worker进轮流地、序列化地与新的客户端建立连接；而通常当一个worker进程的负载达到其上限的7/8，master就尽可能不再将请求调度此worker；默认为on
# lock_file /path/to/lock_file;
//这是accept_mutex的锁文件,如果accept_mutex为off,这项就没用了
# accept_mutex_delay #ms;
//在accept锁模式中，一个worker进程为取得accept锁的等待时长；如果某worker进程在某次试图取得锁时失败了，至少要等待#ms才能再一次请求锁；默认是500毫秒
# multi_accept on|off;
//是否允许worker一次性地响应多个用户请求；默认为Off,一个连接一个连接的建立;
# use [epoll|rtsig|select|poll];
//定义使用的事件模型，建议让nginx自动选择；在Linux中一般(默认)都选择epoll扩展设置：用于调试、定位问题
// 只在调试时使用
# daemon on|off;
//是否让ningx运行后台；默认为on，调试时可以设置为off，使得所有信息去接输出控制台；
# master_process on|off;
//是否以master/worker模式运行nginx；默认为on；调试时可设置off以方便追踪；3.http段
# 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 {
//定义虚拟主机
# listen 80;
//监听的端口listen address[:port];listen port
# server_name localhost;
//定义基于主机名或IP的虚拟主机,可跟多个主机名
# server_name_hash_bucket_size
//快速主机名查找使用hash主机名
# #charset koi8-r;
# #access_log logs/host.access.log main;
# location / {
# root html;
//设置web资源的路径,可以放在http,server和location中
# index index.html index.htm; #定义默认主页,自左向右匹配
# }
#
# #error_page 404 [=200] /404.html; #错误页面重定向,[=200表示请求状态码也编程200]
# # redirect server error pages to the static page /50x.html
# error_page 500 502 503 504 /50x.html;
# location = /50x.html {
# root html;
# }
# }server段：
# listen address[:port];
或 # listen port;
#default_server
//定义此server为http中默认的server；如果所有的server中没有任何一个listen使用此参数，那么第一个server即为默认server;
# rcvbuf=SIZE
//接收缓冲大小；
# sndbuf=SIZE
//发送缓冲大小；
# ssl: https server；
# server_name [...];
//server_name可以跟多个主机名，名称中可以使用通配符和正则表达式(通常以~开头)；当nginx收到一个请求时，会取出其首部的server的值，而后跟众server_name进行比较；比较方式：
//(1) 先做精确匹配；www.magedu.com
//(2) 左侧通配符匹配；*.magedu.com
//(3) 右侧通配符匹配；www.abc.com, www.*
//(4) 正则表达式匹配: ~^.*\.magedu\.com$
# server_name_hash_bucket_size 32|64|128;
//为了实现快速主机查找，nginx使用hash表来保存主机名；系统默认没有此项,也不是太重要
location段
# location [ = | ~ | ~* | ^~ ] uri { ... }
//只能在server和location中,一个server中可以有多个location
// =：精确匹配；优先级最高
// ~：正则表达式模式匹配，匹配时区分字符大小写
//~*：正则表达式模式匹配，匹配时忽略字符大小写
//^~: URI前半部分匹配，不检查正则表达式
# location @name { ... }
//功能：允许根据用户请求的URI来匹配指定的各location以进行访问配置；匹配到时，将被location块中的配置所处理；
# location /i/ {
# alias /data/w3/images/;
//路径别名,访问/i/top.gif时将由/data/w3/images/top.gif文件来响应
# }
# location ~* ^/documents/(.*)$ {
# root /www/htdocs;
# try_files $uri /docu/$1 /temp.html;
//try_files path1 [path2 ...] uri;自左至右尝试读取由path所指定路径，在第一次找到即停止并返回；如果所有path均不存在，则返回最后一个uri;
# }其他参数设置：网络连接相关
# keepalive_timeout time;
//保持连接的超时时长；默认为75秒；可以定义在http, server, location中
# keepalive_requests n;
//在一次长连接上允许承载的最大请求数；上下文:http,server,location
# keepalive_disable [msie6 | safari | none ];
//对指定的浏览器禁止使用长连接；有些浏览器不支持长连接
# tcp_nodelay on|off;
//对keepalive连接是否使用TCP_NODELAY选项；默认on;把多个确认报文合成一个响应,确认延迟
# client_header_timeout time;
//读取http请求首部的超时时长；
# client_body_timeout time;
//读取http请求包体的超时时长；
# send_timeout time;
//发送响应的超时时长；其他参数设置：对客户端请求限制
# limit_except method ... { ... }
//指定对范围之外的其它方法的访问控制；指定method为GET方法的同时，nginx会自动添加HEAD方法。上下文:location
如: limit_except GET {
allow 192.168.1.0/32;
deny all;
}
请留意上面的例子将对除GET和HEAD方法以外的所有HTTP方法的请求进行访问限制。
# client_max_body_size SIZE;
//http请求包体的最大值；常用于限定客户所能够请求的最大包体；根据请求首部中的Content-Length来检测，以避免无用的传输；上下文:http, server, location
# limit_rate speed;
//限制客户端每秒钟传输的字节数；默认为0，表示没有限制；上下文:http, server, location,
# limit_rate_after time;
//nginx向客户发送响应报文时，如果时长超出了此处指定的时长，则后续的发送过程开始限速；如:下载站上下文:http, server, location,其他参数设置：对客户端请求的特殊处理
# ignore_invalid_headers on|off
//是否忽略不合法的http首部；默认为on; off意味着请求首部中出现不合规的首部将拒绝响应；只能用于server和http;
# log_not_found on|off;
//是否将文件找不到的信息也记录进错误日志中；默认为on;上下文:http, server, location
# resolver address;
//指定nginx使用的dns服务器地址；上下文: http, server, location
# resover_timeout time;
//指定DNS解析超时时长，默认为30s,建议5秒; 上下文:http, server, location
# server_tokens on|off;
//是否在错误页面中显示nginx的版本号；默认on,上下文:http, server, location其他参数设置：文件操作的优化
# sendfile on|off
//是否启用sendfile功能；由内核直接响应用户请求,默认off上下文:http, server, location, if in location
# aio on|off
//是否启用aio功能；完全异步
# open_file_cache max=N [inactive=time]|off
//是否打开文件缓存功能；上下文: http, server, location
max: 缓存条目的最大值；当满了以后将根据LRU(最近最少使用)算法进行置换；
inactive: 某缓存条目在指定时长时没有被访问过时，将自动被删除；默认为60s;
缓存的信息包括： 文件句柄、文件大小和上次修改时间；已经打开的目录结构；没有找到或没有访问权限的信息；
# open_file_cache_errors on|off
//是否缓存文件找不到或没有权限访问等相关信息；默认off;上下文:http, server, location
# open_file_cache_valid time;
//多长时间检查一次缓存中的条目是否超出非活动时长，默认为60s; 上下文:http, server, location
# open_file_cache_min_use #;
//在inactive指定的时长内被访问超此处指定的次数地，才不会被删除；默认1分钟;上下文:http, server, locationhttp核心模块的内置变量
# $uri: #当前请求的uri，不带参数；参数 ?=12等之类的 # $request_uri: #请求的uri，带完整参数； # $host: #http请求报文中host首部；如果请求中没有host首部，则以处理此请求的虚拟主机的主机名代替； # $hostname: #nginx服务运行在的主机的主机名； # $remote_addr: #客户端IP # $remote_port: #客户端Port # $remote_user: #使用用户认证时客户端用户输入的用户名； # $request_filename: #用户请求中的URI经过本地root或alias转换后映射的本地的文件路径；用的很多 # $request_method: #请求方法 # $server_addr: #服务器地址 # $server_name: #服务器名称 # $server_port: #服务器端口 # $server_protocol: #服务器向客户端发送响应时的协议，如http/1.1, http/1.0 # $scheme: #在请求中使用scheme, 如https://www.magedu.com/中的https； # $http_HEADER: #匹配请求报文中指定的HEADER，$http_host匹配请求报文中的host首部 # $sent_http_HEADER: #匹配响应报文中指定的HEADER，例如$http_content_type匹配响应报文中的content-type首部； # $document_root： #当前请求映射到的root配置；
五、Nginx编译安装
1）部署开发环境
# yum -y install "Development tools" "Server Platform Development"
2）解决依赖 pcre-devel openssl-devel
# yum -y install pcre-devel openssl-devel
3) 设置用户
# groupadd -r nginx
# useradd -r -g nginx nginx
4）编译安装nginx-1.4.7
# tar xf nginx-1.4.7.tar.gz
# cd nginx-1.4.7
# ./configure --prefix=/usr --sbin-path=/usr/sbin/nginx --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --error-log-path=\ /var/log/nginx/error.log --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid --lock-path=/var/lock/nginx.lock \--user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --http-client-body-temp-path=\ /var/tmp/nginx/client/ --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \ --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi --with-pcre
# make && make install
5）检测配置文件语法
# /usr/sbin/nginx -t
6) 提供启动脚本
# vim /etc/rc.d/init.d/nginx
内容如下
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig: - 85 15
# description: Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse # proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config: /etc/nginx/nginx.conf
# config: /etc/sysconfig/nginx
# pidfile: /var/run/nginx.pid
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network
# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0
nginx="/usr/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)
NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"
[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx
lockfile=/var/lock/subsys/nginx
make_dirs() {
# make required directories
user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed ‘s/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g‘ -`
options=`$nginx -V 2>&1 | grep ‘configure arguments:‘`
for opt in $options; do
if [ `echo $opt | grep ‘.*-temp-path‘` ]; then
value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
if [ ! -d "$value" ]; then
# echo "creating" $value
mkdir -p $value && chown -R $user $value
fi
fi
done
}
start() {
[ -x $nginx ] || exit 5
[ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
make_dirs
echo -n $"Starting $prog: "
daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
return $retval
}
stop() {
echo -n $"Stopping $prog: "
killproc $prog -QUIT
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
return $retval
}
restart() {
configtest || return $?
stop
sleep 1
start
}
reload() {
configtest || return $?
echo -n $"Reloading $prog: "
killproc $nginx -HUP
RETVAL=$?
echo
}
force_reload() {
restart
}
configtest() {
$nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}
rh_status() {
status $prog
}
rh_status_q() {
rh_status >/dev/null 2>&1
}
case "$1" in
start)
rh_status_q && exit 0
$1
;;
stop)
rh_status_q || exit 0
$1
;;
restart|configtest)
$1
;;
reload)
rh_status_q || exit 7
$1
;;
force-reload)
force_reload
;;
status)
rh_status
;;
condrestart|try-restart)
rh_status_q || exit 0
;;
*)
echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
exit 2
esac
7）添加到系统服务并开机启动
# chkconfig --add nginx
# chkconfig nginx on
# chkconfig --list nigx
8) 设置nginx配置文件的语法高亮
# mkdir ./vim/syntax -pv
# cd .vim/syntax
# wget http://www.vim.org/scripts/download_script.php?src_id=19394
# cd .vim
# vim filetype.vim 内容如下
au BufRead,BufNewFile /etc/nginx/*,/usr/local/nginx/conf/* if &ft == ‘‘ | setfiletype nginx | endif
9）启动服务
# service nginx start
# pa aux | grep nginx
六、配置使用Nginx
1.配置虚拟主机
server {
listen 80;
server_name www.a.com;
root /web/a
}2.设置访问控制access模块，只有两个选项：allow和deny
server {
listen 80;
server_name www.a.com;
root /web/a;
allow 192.168.0.0/16;
deny all;
}3.用户认证
location /admin/ {
auth_basic "admin";
auth_basic_user_file /etc/nginx/.htpasswd;
root /web/a/;
}
# 使用htpasswd -c -m /path/to/somefile username 创建密码文件4.下载点设置
#建立下载站点autoindex,只需autoindex为on就行了,在/web/a/down目录下的不可识别的文件都会被以列表的形式列出来
location /down/ {
autoindex on;
root /web/b/;
}5.SSL示例
server {
listen 443;
server_name localhost;
ssl on; #开启ssl引擎
ssl_certificate cert.pem; #证书
ssl_certificate_key cert.key; #私钥文件
ssl_session_timeout 5m; #ssl的超时时间,ssl会话的建立还释放比保持连接更消耗时间,所以如果内存够大并且你网站的粘性比较大,建议时间调长一点
ssl_protocols SSLv2 SSLv3 TLSv1; #支持的协议
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5; #加密算法
ssl_prefer_server_ciphers on; #服务端选择倾向的算法
}6.stub_status状态页
location /server-status {
stub_status on;
}7.gzip压缩
http {
gzip on; #开启压缩功能,可以放在http,server
gzip_http_version 1.0; #压缩后使用那种http协议构建响应报文
gzip_comp_level 2; #压缩级别
gzip_types text/plain text/css application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript application/javascript application/json; #仅对这些格式的内容进行压缩
gzip_disable msie6; #对IE6不使用压缩机制
}8.URL rewrite, 地址重写
# rewrite regex replacement [flag];
//上下文 server,location,if
flag参数：
last：停止执行当前这一轮的ngx_http_rewrite_module指令集，然后查找匹配改变后URI的新location；
break：停止执行当前这一轮的ngx_http_rewrite_module指令集；
redirect：在replacement字符串未以“http://”或“https://”开头时，使用返回状态码为302的临时重定向；
permanent：返回状态码为301的永久重定向。
# rewrite_log on|off
//开启或者关闭将ngx_http_rewrite_module模块指令的处理日志以notice级别记录到错误日志中。默认为off；
# return code
//用于结束rewrite规则，并且为客户返回状态码；可以使用的状态码有204, 400, 402-406, 500-504等；
location /down/ { #可以没有down1文件夹
root /web/b;
rewrite ^/down1/(.*\.(jpg|gif|png))$ /image/$1 last;
#访问网址是www.a.com/down1,实际目录是www.a.com/image
}9.防盗链
#ngx_http_referer_module
//此模块允许拦截“Referer”请求头中含有非法值的请求，阻止它们访问站点。 需要注意的是伪造一个有效的“Referer”请求头是相当容易的， 因此这个模块的预期目的不在于彻底地阻止这些非法请求，而是为了阻止由正常浏览器发出的大规模此类请求。 还有一点需要注意，即使正常浏览器发送的合法请求，也可能没有“Referer”请求头。
定义：
# location /photos/ {
# valid_referers none blocked server_names
# *.example.com example.* www.example.org/galleries/
# ~\.google\.;
# if ($invalid_referer) {
//如果是以上指定范围外的,则返回 403错误
# return 403;
# }
# }
该指令的参数：
none # 缺少“Referer”请求头；
blocked # “Referer” 请求头存在，但是它的值被防火墙或者代理服务器删除； 这些值都不以“http://” 或者 “https://”字符串作为开头；
server_names # “Referer” 请求头包含某个虚拟主机名；本文出自 “潇洒哥是先知” 博客，请务必保留此出处http://hoolee.blog.51cto.com/7934938/1413195
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