Nginx 详细教程

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若尘
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    头图

    Nginx

    1. 基本概念

    概述

    • Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器
    • 特点是占有内存少，并发能力强
    • 专为性能优化而开发，性能是其最最要的考量

    反向代理

    • 谈反向代理之前我们先来了解一下正向代理，比如现在我们要访问 www.google.com，谷歌大陆目前是不能直接访问的，那么我们就可以通过在浏览器配置代理服务器进行访问（如下图）
      在这里插入图片描述
    • 接下来我们介绍反向代理，客户端对代理无感知，客户端不需要任何配置，我们只需要将请求发送到反向代理服务器，然后由反向代理服务器去选择目标服务器获取数据后，再返回给客户端。此时反向代理服务器和目标服务器对外就是一个服务器。显然，反向代理对外暴露的是反向代理服务器，隐藏了真实服务器
    • 比如下图中，我们想目标服务器发出请求时，由反向代理服务器选择 tomcat 服务器 8001 端口，获取数据后，再将数据返回给客户端
      在这里插入图片描述

    负载均衡

    • 客户端发送多个请求到服务器，服务器与数据库交互处理请求，处理完毕后，再将结果返回给客户端
      在这里插入图片描述
    • 这种架构模式适用于早期系统单一简单，并发较少的情况。随着信息数量的不断增长，访问量和请求量的飞速增长，服务器性能就会达到瓶颈，此时我们应该如何解决？
    • 首先想到的是提升服务器的配置，但是随着摩尔定律的日益失效，硬件的性能提升已经不能满足日益提升的性能需求。另外一个方法是我们可以增加服务器的数量，将请求分发到各个服务器上，这就是我们说的 负载均衡
    • 如下图，将 15 个请求分发到三台服务器上，理想状态是每台服务器 3 个请求
      在这里插入图片描述

    动静分离

    • 为了加快网站的解析速度，可以把动态页面和静态页面由不同的服务器来解析，加快解析速度，降低原来单个服务器的压力
      在这里插入图片描述

    2. Nginx 安装、命令和配置文件

    Linux 中安装 Nginx

    • 安装 PCRE

      PCRE 作用是让 Nginx 支持 Rewrite 功能。
      cd /usr/src/
wget http://downloads.sourceforge.net/project/pcre/pcre/8.37/pcre-8.37.tar.gz

      在这里插入图片描述

      tar zxvf pcre-8.37.tar.gz

      在这里插入图片描述

      cd pcre-8.37/
./configure
make && make install

      在这里插入图片描述

      pcre-config --version

      在这里插入图片描述

    • 安装编译工具及库文件

      yum -y install make zlib zlib-devel gcc-c++ libtool  openssl openssl-devel

      在这里插入图片描述

    • 安装 Nginx

      cd /usr/src/
wget http://nginx.org/download/nginx-1.12.2.tar.gz

      在这里插入图片描述

      tar zxvf nginx-1.12.2.tar.gz

      在这里插入图片描述

      cd nginx-1.12.2/
./configure
make && make install

      在这里插入图片描述

       /usr/local/nginx/sbin/nginx -v

      在这里插入图片描述

    • 安装成功后，在 usr 多出来一个文件夹 local/nginx，启动脚本为 /nginx/sbin/nginx

    • 测试

      cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx
ps -ef | grep nginx

      在这里插入图片描述
      直接访问 IP 地址可以看到如下界面
      在这里插入图片描述

      防火墙相关操作

      • 查看开放的端口号：firewall-cmd --list-all
      • 设置开放的端口号：firewall-cmd --add-service=http --permanent
        eg：sudo firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
      • 重启防火墙：firewall-cmd --reload
      • 关闭防火墙：systemctl stop firewalld
      • 永久关闭防火墙：systemctl disable firewalld

    Nginx 常用命令

    使用 nginx 命令前要进入 nginx 目录：cd /usr/local/nginx/sbin
    • 查看 nginx 版本号：./nginx -v
      在这里插入图片描述
    • 启动 nginx：./nginx
      在这里插入图片描述
    • 关闭 nginx：./nginx -s stop
      在这里插入图片描述
    • 重载 nginx：./nginx -s reload
      在这里插入图片描述

    • 配置 systemctl

      配置 systemctl 后的启动方式

      • 状态：ssytemctl status nginx
      • 启动：systemctl start nginx
      • 关闭：systemctl stop nginx
      • 重启：systemctl restart nginx

      配置方法

      • nginx.service

        cd /usr/lib/systemd/system
vim nginx.service

      • 将以下内容复制进去<font color="red">（注释的内容不要放进去！！！）</font>

        [Unit]  //对服务的说明
Description=nginx - high performance web server  //描述服务
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target  //描述服务类型

[Service]  //服务的一些具体运行参数的设置
Type=forking  //后台运行的形式
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid  //PID文件的路径
ExecStartPre=/usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf  //启动
准备
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf  //启动命令
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload  //重启命令
ExecStop=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s stop  //停止命令
ExecQuit=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s quit  //快速停止
PrivateTmp=true  //给服务分配临时空间

[Install]
WantedBy=multi-user.target  //服务用户的模式
      • 赋予权限：chmod +x /usr/lib/systemd/system/nginx.service

      • 启动服务

        // 启动服务之前，需要先重载 systemctl 命令
systemctl daemon-reload
systemctl start nginx.service
        报错直接 kill -9 杀死重新拉起即可

    Nginx 配置文件

    Nginx 配置文件位置：/usr/local/nginx/conf/nginx.conf

    配置文件由三部分组成

    • 第一部分：全局块（从配置文件开始到 events 块之间的内容）

      • 主要设置一些影响 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：Nginx 服务器并发处理的值，worker_processes 值越大，可以支持的并发处理数量越多

    • 第二部分：events 块

      events {
    worker_connections  1024;
}
      • events 块涉及的指令主要影响 Nginx 服务器与用户的网络连接，比如 worker_connections 1024; 表示 Nginx 支持的最大连接数为 1024

    • 第三部分：http 块（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 类型、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联系，每个 http 块可以包括多个 server 块，每个 server 块就相当于一个虚拟主机，每个 server 块也分为全局 server 块，以及可以同时包含多个 location 块

        • 全局 server 块：最常见的配置是本虚拟主机的监听配置和本虚拟主机的名称或 IP 配置
        • location 块：主要作用的是基于 Nginx 服务器接收到的请求字符串（eg：server_name/uri-string），对虚拟主机名称（也可以是 IP 别名）之外的字符串（eg：/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

    3. Nginx 配置实例

    <0> 准备工作

    • 安装 tomcat，使用默认端口号 8080

      cd /usr/src
wget https://mirrors.cnnic.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.73/bin/apache-tomcat-8.5.73.tar.gz
tar zxvf apache-tomcat-8.5.73.tar.gz

      在这里插入图片描述

    • 安装 jdk：可参考此教程 Linux 安装和配置 JDK13

    • 启动 tomcat

      cd /usr/src/apache-tomcat-8.5.73/bin/
./startup.sh

      在这里插入图片描述

    • 访问 tomcat（服务器要开放 8080 端口）
      在这里插入图片描述

      <1> 反向代理 • 实例一

    • 实现效果：打开浏览器，在浏览器地址输入地址 www.123.com，跳转到 Linux 系统 tomcat 主页面中
    • 过程分析：Windows 浏览器不能直接访问t omcat，要通过 nginx 反向代理到 tomcat
      在这里插入图片描述

    • 具体配置

      • 在 Windows 系统的 host 文件进行域名和 ip 对应关系的配置 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
        在这里插入图片描述
        在这里插入图片描述

      • 在 nginx 进行请求转发的配置（反向代理）

        cd /usr/local/nginx/conf/
vim nginx.conf

        在这里插入图片描述

      • 测试

        //启动 nginx
cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx

        在这里插入图片描述

    <2> 反向代理 • 实例二

    • 实现效果：使用 nginx 反向代理，根据访问的路径跳转到不同端口的服务中，nginx 监听端口为 9001

      • 访问 http://118.195.179.192:9001/edu/ 直接跳转到 127.0.0.1:8080
      • 访问 http://118.195.179.192/vod/ 直接跳转到 127.0.0.1:8081

    • 准备工作

      • 准备两个 tomcat 服务器，一个 8080 端口，一个 8081 端口

        cd /usr/src
mkdir tomcat8008
mkdir tomcat8081
cp apache-tomcat-8.5.73.tar.gz tomcat8080
cp apache-tomcat-8.5.73.tar.gz tomcat8081
ps -ef | grep tomcat
kill -9 端口号
cd tomcat8080
tar zxvf apache-tomcat-8.5.73.tar.gz
cd ..
cd tomcat8081
tar zxvf apache-tomcat-8.5.73.tar.gz
cd ..
cd tomcat8080
cd apache-tomcat-8.5.73/
cd bin/
./startup.sh
cd ..
cd ..
cd ..
cd tomcat8081
cd apache-tomcat-8.5.73/
cd conf
vim server.xml

        shutdown 端口随便改一下，我这里改成 8015
        在这里插入图片描述

      • 端口改成 8081
        在这里插入图片描述
        启动 tomcat8081

        ./startup.sh

        可以看到我们启动了两个 tomcat，一个是 8080，一个是 8081
        在这里插入图片描述
        我们可以访问看一下
        在这里插入图片描述

      在这里插入图片描述

    • 创建文件夹和测试页面

      • 在 /usr/src/tomcat8080/apache-tomcat-8.5.73/webapps 下创建 edu 文件夹，并在文件夹下创建 a.html 文件，内容为 <h1>8080!!!</h1>
        在这里插入图片描述
      • 同样的，在 /usr/src/tomcat8081/apache-tomcat-8.5.73/webapps 下创建 vod 文件夹，并在文件夹下创建 a.html 文件，内容为 <h1>8081!!!</h1>
        在这里插入图片描述

    • 具体配置

      • 找到 nginx 配置文件进行反向代理配置

        cd /usr/local/nginx/conf
vim nginx.conf

        添加一个 server

        server {
    listen       9001;
    server_name  118.195.179.192;

    location ~ /edu/ {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
    }

    location ~ /vod/ {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8081;
    }
}

        在这里插入图片描述

        开放端口号 9001、8080、8081
        重新加载 nginx

        cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx --s stop 
./nginx
    • 最终测试
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    • location 指令说明

      • 该指令用于匹配 URL ，语法如下：

        location [ = | ~ | ~* | ^~] uri {

}
      • =：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 url 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

    <3> 负载均衡

    • 实现效果：通过浏览器地址栏输入地址 http://118.195.179.192/edu/a.html，负载均衡效果，平均 8080 和 8081 端口

    • 准备工作

      • 准备两台 tomcat 服务器，一台 8080，一台 8081（上一个实例已经准备过）
      • 在两台 tomcat 的 webapps 目录下，创建名称为 edu 文件夹，在 edu 文件夹创建 a.html 页面，用于测试

    • 在 nginx 的配置文件中进行负载均衡的配置

      cd /usr/local/nginx/conf
vim nginx.conf

      在这里插入图片描述

    • 测试
      在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    • 负载均衡分配策略

      • 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

      • 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

          upstream myserver {
    server 118.195.179.192:8080 weight=5;
    server 118.195.179.192:8081 weight=10;
    }

      • ip_hash ：每个请求按访问 ip 的 hash 结果分配，这样每个访问固定访问一个后端服务器，可以解决 session 问题，eg

        upstream myserver {
    ip_hash;
    server 118.195.179.192:8080;
    server 118.195.179.192:8081;
    }

      • 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

        upstream myserver {
    server 118.195.179.192:8080;
    server 118.195.179.192:8081;
    fair;
    }

    <4> 动静分离

    动静分离从目前实现角度来讲大致分为两种

    • 一种是纯粹把静态文件独立成到单独的域名，放在独立的服务器上
    • 另一种方法就是动态跟静态文件混合在一起发布，通过 nginx 来分开
       

    通过 location 指定不同的后缀名实现不同的请求转发。通过 expires 参数设置，可以使浏览器缓存过期期间，减少与服务器之前的请求和流量。具体 expires 定义：是给一个资源设定一个过期时间，也就是说无需去服务端验证，直接通过浏览器自身确认是否过期即可，所以不会产生额外的流量。此种方法非常适合不经常变动的资源。（如果经常更新的文件，不建议使用 Expires 来缓存）。比如：设置 3d，表示在 3 天之内访问这个 URL，发送一个请求，比对服务器该文件最后更新时间没有变化，则不会从服务器抓取，返回状态码 304，如果有修改，则直接从服务器重新下载，返回状态码 200

    • 准备工作

      • 在 Linux 系统中准备静态资源，用于进行访问

        cd /
mkdir static
cd static
mkdir www
mkdir image

        www 文件夹中创建文件 a.html ，内容为 <h1>test html</h1>
        image 文件夹中随便放一张图片，我这里放的是 01.jpg

    • 实现效果：浏览器访问 www 下 a.html 和 image 下 01.jpg（不是通过 tomcat，而是通过 nginx 静态资源配置访问）

    • 具体配置

      cd /usr/local/nginx/conf
vim nginx.conf

      在这里插入图片描述
      启动/重启 nginx

      cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx

    • 测试

      • 浏览器输入地址 http://118.195.179.192/image/01.jpg
        在这里插入图片描述
        在这里插入图片描述
      • 浏览器输入地址 http://118.195.179.192/www/a.html
        在这里插入图片描述

    <5> 高可用集群

    • 什么是高可用？

      • 有一台主服务器和一台备份服务器，一般请求时都是根据主服务器发送请求，当主服务器的 Nginx 挂掉时，会自动切换到备份服务器，通过备份服务器进行访问，此时备份服务器作为主服务器的位置来处理请求，这就是高可用

      在这里插入图片描述

    • 准备工作

      • 需要两台 Nginx 服务器
      • 在两台服务器安装 nginx （前面有教程）
      • 在两台服务器安装 keepalived
        yum install keepalived -y
        安装目录为：/etc/keepalived
        查看是否被安装：rpm -q -a keepalived
        在这里插入图片描述

    • 完成高可用配置（主备配置）

      cd /etc/keepalived
vim keepalived.conf

      主服务器

      global_defs {
   notification_email {
        acassen@firewall.loc
        failover@firewall.loc
        sysadmin@firewall.loc
   }
    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    smtp_server 192.168.200.1
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_script chk_http_port {
    script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
    interval 2  # 检测脚本执行的间隔
    weight 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER  # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP
    interface eth0  # 网卡
    virtual_router_id 51  # 主、备机的 virtual_router_id 必须相同
    priority 100  # 主、备机取不同的优先级，主机值较大，备机值较小
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.200.16  # VRRP H 虚拟地址
    }
}

      备份服务器

      global_defs {
   notification_email {
        acassen@firewall.loc
        failover@firewall.loc
        sysadmin@firewall.loc
   }
    notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
    smtp_server 192.168.200.1
    smtp_connect_timeout 30
    router_id LVS_DEVEL
}

vrrp_script chk_http_port {
    script "/usr/local/src/nginx_check.sh"
    interval 2  # 检测脚本执行的间隔
    weight 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP  # 备份服务器上将 MASTER 改为 BACKUP
    interface eth0  # 网卡
    virtual_router_id 51  # 主、备机的 virtual_router_id 必须相同
    priority 90  # 主、备机取不同的优先级，主机值较大，备机值较小
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.200.16  # VRRP H 虚拟地址
    }
}

      在主服务器和备份服务器 /usr/local/src 下编写文件 nginx_check.sh

      #!/bin/bash
A=`ps -C nginx -no-header |wc -1`
if [ $A -eq 0 ];then
    /usr/local/nginx/sbin/nginx  # Nginx 启动脚本位置
    sleep 2
    if [ `ps -C nginx --no-header |wc -1` -eq 0 ];then
        killall keepalived
    fi
fi

      启动两台服务器的 nginx 和 keepalived

      cd /usr/local/nginx/sbin
./nginx
systemctl start keepalived
    • 测试：两台服务器要在同一局域网，我这里只是为了演示流程

    • keepalived 配置文件详解

      • global_defs：全局配置（主要是 router_id 服务器名字 在 /etc/host 添加主机名称）

      • vrrp_script：脚本配置

        • script "xxx.sh"
        • interval 2：检测脚本执行的间隔（2s）
        • weight -20：权重（当脚本中的条件成立，当前主机的权重降低20）

      • vrrp_instance：虚拟 IP 配置

        • state BACKUP：表示服务器是主服务器（MASTER）还是备份服务器（BACKUP）
        • interface eth0：绑定的网卡（通过 ifconfig 查看）
        • virtual_router_id 51：主备机的id值，相当于唯一标识
        • priority 90：优先级，值越大，优先级越高（一般主服务器设置为 100，从服务器小于 100，比如 90）
        • advert_int 1：每隔多长时间发送一个心跳，检测服务器是否或者，默认每隔 1 s 发送一个心跳
        • authentication {auth_type PASS auth_pass 1111}：权限校验方式（密码：1111）
        • vritual_ipaddress：绑定虚拟 IP（可以绑定多个）

    4. Nginx 原理

    • nginx 启动后有两个进程：master 和 worker
      在这里插入图片描述
    • master 就相当于一个领导，不做具体工作，分配任务给 worker，worker 做具体的任务

    • worker 如何进行工作？

      • 当 client（客户端）发送一个请求到 nginx，首先到 master，master 得到请求后，将请求分担给 worker，一个 master 下面有很多个 worker，worker 获取任务不是平均分配，也不是轮询，而是 争抢 的机制
    client 发送请求 -> master ->worker（争抢机制） -> 具体操作

    • 一个 master 和多个 worker 有什么好处？

      • 可以使用 nginx -s reload 热部署，利于 nginx 进行热部署操作
      • 每个 worker 都是独立的进程，不需要加锁，一个进程退出后，其他进程可正常工作，降低风险

    • 设置多少个 worker 合适？

      • 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，每个进程里只有一个主线程，通过异步非阻塞方式来处理请求。每个 worker 的线程可以把一个 CPU 的性能发挥到极致。因此，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

    • 连接数 worker_connection（每个 worker 进程所能建立连接的最大值）

      • 发送一个请求，占用了 worker 的几个连接数？答案：2（client 访问静态资源，worker 收到请求后返回） 或者 4 个（worker 本身不支持 Java，worker 要把请求转发给 tomcat，tomcat 再返回）

      • nginx 有一个 master，有 4 个 worker，每个 worker 支持的最大连接数为 1024， 支持的最大的并发数为多少？

        worker 最大支持的连接数 4*1024
worker 支持的最大并发 4*1024/2=2048 或 4*1024/4=1024
      普通的静态访问最大并发数是：worker_connections * worker_processes / 2
      作为反向代理来说，最大的并发数量是：worker_connections * worker_processes / 4
      【注】worker_connections：每个 worker 支持的最大连接数（即上面所说的 1024）
      worker_processes：worker 的数量
    nginx反向代理
    若尘
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