Nginx核心模块与配置实践

1. Nginx 简介与安装

1.1 知识点：

Nginx 简介

Nginx是一个高性能WEB服务器，除它之外Apache、Tomcat、Jetty、IIS，它们都是Web服务器，或者叫做WWW（World Wide Web）服务器，相应地也都具备Web服务器的基本功能。Nginx 相对基它WEB服务有什么优势呢？

  1. Tomcat、Jetty 面向java语言，先天就是重量级的WEB服务器，其性能与Nginx没有可比性。
  2. IIS只能在Windows操作系统上运行。Windows作为服务器在稳定性与其他一些性能上都不如类UNIX操作系统，因此，在需要高性能Web服务器的场合下IIS并不占优。
  3. Apache的发展时期很长，而且是目前毫无争议的世界第一大Web服务器，其有许多优点，如稳定、开源、跨平台等，但它出现的时间太长了，在它兴起的年代，互联网的产业规模远远比不上今天，所以它被设计成了一个重量级的、不支持高并发的Web服务器。在Apache服务器上，如果有数以万计的并发HTTP请求同时访问，就会导致服务器上消耗大量内存，操作系统内核对成百上千的Apache进程做进程间切换也会消耗大量CPU资源，并导致HTTP请求的平均响应速度降低，这些都决定了Apache不可能成为高性能Web服务器，这也促使了Lighttpd和Nginx的出现。 下图可以看出07年到17 年强劲增长势头。

nginx-ranking

1.2 编译与安装

安装环境准备

linux 内核2.6及以上版本

只有2.6之后才支持epool ，在此之前使用select或pool多路复用的IO模型，无法解决高并发压力的问题。通过命令uname -a 即可查看。

# 查看linux内核
uname -a
GCC编译器

GCC（GNU Compiler Collection）可用来编译C语言程序。Nginx不会直接提供二进制可执行程序,只能下载源码进行编译。

PCRE库

PCRE（Perl Compatible Regular Expressions，Perl兼容正则表达式）是由Philip Hazel开发的函数库，目前为很多软件所使用，该库支持正则表达式。

zlib库

zlib库用于对HTTP包的内容做gzip格式的压缩，如果我们在nginx.conf里配置了gzip on，并指定对于某些类型（content-type）的HTTP响应使用gzip来进行压缩以减少网络传输量。

OpenSSL开发库

如果我们的服务器不只是要支持HTTP，还需要在更安全的SSL协议上传输HTTP，那么就需要拥有OpenSSL了。另外，如果我们想使用MD5、SHA1等散列函数，那么也需要安装它。

上面几个库都是Nginx 基础功能所必需的，为简单起见我们可以通过yum 命令统一安装。

# yum 安装nginx环境
yum -y install make zlib zlib-devel gcc-c++ libtool openssl openssl-devel pcre pcre-devel

源码获取

nginx 下载页：http://nginx.org/en/download.html 。

# 下载nginx 最新稳定版本
wget http://nginx.org/download/nginx-1.14.0.tar.gz
# 解压
tar -zxvf nginx-1.14.0.tar.gz

安装

# 全部采用默认安装
./configure & make & make install

执行完成之后 nginx 运行文件 就会被安装在 /usr/local/nginx 下。

模块更新

# 添加状态查查看模块
./configure --with-http_stub_status_module 
# 重新创建主文件
make

# 将新生成的nginx文件覆盖旧文件。
cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/
# 查看是否更新成功 显示了configure构建参数表示成功
/usr/local/nginx/sbin/nginx -V

# 或者无需拷贝，直接用make install进行覆盖安装，安装期间，原nginx文件夹会被重命名为nginx.olds
make install

控制命令

# 查看命令帮助
./sbin/nginx -?
# 默认方式启动：
./sbin/nginx 
# 指定配置文件启动 
./sbin/nginx -c /tmp/nginx.conf 
# 指定nginx程序目录启动
./sbin/nginx -p /usr/local/nginx/

# 快速停止
./sbin/nginx -s stop
# 优雅停止
./sbin/nginx -s quit

# 热装载配置文件 
./sbin/nginx -s reload

# 重新打开日志文件
# 当日志文件需要迁移时，将原日志文件改名或移走，然后创建同名的新日志文件后，需要重新载入
# 否则日志内容仍旧会被存到原来的日志文件中
./sbin/nginx -s reopen

# 设置全局命令，如下表示设置启动用户为root
./sbin/nginx -g "user root;"
# 可以看到nginx的启动用户为root，不指定时为nobody
ps -ef|grep nginx

2. Nginx 架构说明

2.1 Nginx 架构图

nginx_structure

架构说明
  1. nginx启动时，会生 不处理网络请求，主要负责调度工作进程，也就是图示的三项：加载配置、启动工作进程及非停升级。所以，nginx启动以后，查看操作系统的进程列表，我们就能看到至少有两个nginx进程。
  2. 服务器实际处理网络请求及响应的是工作进程（worker），在类unix系统上，nginx可以配置多个worker，而每个worker进程都可以同时处理数以千计的网络请求。
  3. 模块化设计。nginx的worker，包括核心和功能性模块，核心模块负责维持一个运行循环（run-loop），执行网络请求处理的不同阶段的模块功能，如网络读写、存储读写、内容传输、外出过滤，以及将请求发往上游服务器等。而其代码的模块化设计，也使得我们可以根据需要对功能模块进行适当的选择和修改，编译成具有特定功能的服务器。
  4. 事件驱动、异步及非阻塞，可以说是nginx得以获得高并发、高性能的关键因素，同时也得益于对Linux、Solaris及类BSD等操作系统内核中事件通知及I/O性能增强功能的采用，如kqueue、epoll及event ports。

2.2 Nginx 核心模块

nginx-core-module

3. Nginx 配置与使用

3.1 知识点

  1. 配置文件语法格式
  2. 配置第一个静态WEB服务
  3. 配置案例
    1. 动静分离实现
    2. 防盗链
    3. 多域名站点
    4. 下载限速
    5. IP 黑名单
    6. 基于user-agent分流
  4. 日志配置

3.2 配置文件的语法格式

先来看一个简单的nginx 配置

worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
        # 将mime.types中的内容添加到此处
    include       mime.types;

    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;

    # 长链接的最大超时时间
    keepalive_timeout  65;

    # 配置一个具体的站点，可以配置多个server
    server {
            # 监听的端口
        listen       80;
        # 站点域名
        server_name  localsss

        # 对文件目录进行划分
        location / {
                # 可以在location中配置，表示此location独享，
                # 也可以在server配置，多个location共享，
                # location中的配置优先级高于server，
                # 注意：结尾需要加分号
            root   /www/tyrival/;
            index  index.html index.htm;
        }

        location /nginx_status {
                  stub_status on;
                   access_log   off;
          }
    }

    # 同样访问80端口，基于IP访问就进入上面server，基于域名访问就进入下面的server
    server {
            listener        80;
            service_name www.tyrival.com  *.droopy.com  www.tom.*
    }
}

上述配置中的events、http、server、location、upstream等属于配置项块。而worker_processes 、worker_connections、include、listen属于配置项块中的属性。/nginx_status 属于配置块的特定参数。其中server块嵌套于http块，其可以直接继承访问Http块当中的参数。

配置块 名称开头用大括号包裹其对应属性
属性 基于空格切分属性名与属性值，属性值可能有多个项 都以空格进行切分 如：access_log logs/host.access.log main
参数 其配置在 块名称与大括号间，其值如果有多个也是通过空格进行拆

注意 如果配置项值中包括语法符号，比如空格符，那么需要使用单引号或双引号括住配置项值，否则Nginx会报语法错误。例如：

log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                     '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                     '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

3.3 配置第一个静态WEB服务

基础站点演示

  • 创建站点目录 mkdir -p /usr/www/tyrival

  • 编写静态文件

  • 配置 nginx.conf

    • 配置server
    • 配置location
基本配置

  1. 监听端口 语法：listen address 默认：listen 80 配置块：server

  2. 主机名称 语法：server_name name[……] 默认：server_name "" 配置块：server server_name后可以跟多个主机名称，如server_name www.testweb.com、download.testweb.com;。 支持通配符与正则

  3. location 语法：location[=|～|～*|^～|@]/uri/{……} 配置块：server

    • = 表示把URI作为字符串，以便与参数中的uri做完全匹配。
    location = /old/baidu {
        proxy_pass https://www.baidu.com/;
}
    • / 基于uri目录匹配
    • ~ 表示正则匹配URI时，是字母大小写敏感的。
    location ~ \.png|jpg|gif|css|js|avi|mp4 {
        root /www/static/;
}
    • ~* 表示正则匹配URI时忽略字母大小写问题。
    • ^~ 表示正则匹配URI时只需要其前半部分与uri参数匹配即可。

匹配优先规则：

  1. 精确匹配优先 =

  2. 正则匹配优先 ^~

  3. 前缀最大匹配优先

  4. 配置靠前优化

  1. root 指定站点根目录 可配置在 server与location中，基于ROOT路径+URL中路径去寻找指定文件。
  2. alias 指定站点别名 只能配置location 中。基于alias 路径+ URL移除location 前缀后的路径来寻找文件。 示例：
location /V1 {
      alias  /www/old_site;
      index  index.html index.htm;
}
# 访问规则如下
URL：http://xxx:xx/V1/a.html
最终寻址：/www/old_site/a.thml

示例

动静分离演示
  • 创建静态站点
  • 配置 location /static
  • 配置 ~* .(gif|png|css|js)$
基于目录动静分离
server {
    listen 80;
    server_name *.tyrival.com;
    root /usr/www/tyrival;
    location / {
            index tyrival.html;
    }
    location /static {
            alias /usr/www/static;
    }
 }
基于正则动静分离
location ~* \.(gif|jpg|png|css|js)$ {
      root /usr/www/static;
}
防盗链配置演示
# 加入至指定location 即可实现
location / {
        index index.html index.htm;
        valid_referers none blocked *.tyrival.com;
    if ($invalid_referer) {
            return 403;
    }
}
下载限速
location /download {
    limit_rate 1m; # 限制每秒下载速度
    limit_rate_after 30m; # 下载超过30m之后限速
}
创建IP黑名单
# 封禁指定IP
deny 192.168.0.1;
allow 192.168.0.1;
# 开放指定IP 段
allow 192.168.0.0/24;
# 封禁所有
deny  all;
# 开放所有
allow  all;
# 创建黑名单文件
echo 'deny 192.168.0.132;' >> black.ip
# http配置块中引入黑名单文件
include  black.ip;

3.4 日志配置：

日志格式

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;
#基于域名打印日志
access_log logs/$host.access.log main;

error日志的设置

语法：error_log /path/file level;

默认：error_log logs/error.log error;

level是日志的输出级别，取值范围是debug、info、notice、warn、error、crit、alert、emerg，

针对指定的客户端输出debug级别的日志

语法：debug_connection[IP|CIDR]

events {
        debug_connection 192.168.0.147; 
        debug_connection 10.224.57.0/200;
}

注意：debug 日志开启 必须在安装时 添加 --with-debug (允许debug)

nginx.conf 配置文件示例

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
error_log  logs/error.log  debug;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
   debug_connection 192.168.0.147; 
    worker_connections  1024;
}


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 {
       listen       80;
       server_name  www.luban.com;
       root /www/luban/;
       access_log  logs/$host.access.log  main;
    location / {
          index  index.html index.htm;
       valid_referers none blocked *.luban.com;
        if ($invalid_referer) {
          return 403;
        } 
    }
       location /old/ {
      alias /www/old_luban/;
          index  index.html index.htm;
       }

       location = /old/baidu {
       proxy_pass http://www.baidu.com/;
       }    

      location ~ \.(png|jpg|gif|avi|mp4|css|js)$  {
           root /www/static/;
        valid_referers none blocked *.luban.com;
        if ($invalid_referer) {
          return 403;
        }

     }

    }
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

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

    location = /basic_status {
           stub_status;
         }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ \.php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /\.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

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


    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443 ssl;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers  on;

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

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