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Nginx从入门到干活,看这一篇足矣

Nginx(engine x)是一款轻量级的 Web 服务器 、反向代理服务器及电子邮件(IMAP/POP3)代理服务器。

作者:Zhang Peng来源:github|2021-01-14 07:15

本文是一个 Nginx 极简教程,目的在于帮助新手快速入门 Nginx。

图片来自 Pexels

Nginx 简介

什么是 Nginx?

Nginx(engine x)是一款轻量级的 Web 服务器 、反向代理服务器及电子邮件(IMAP/POP3)代理服务器。

什么是反向代理?

反向代理(Reverse Proxy)方式是指以代理服务器来接受 internet 上的连接请求,然后将请求转发给内部网络上的服务器,并将从服务器上得到的结果返回给 internet 上请求连接的客户端。

此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器,如下图:

Nginx 入门

详细安装方法请参考:

  1. https://github.com/dunwu/nginx-tutorial/blob/master/docs/nginx-ops.md 

Nginx 的使用比较简单,就是几条命令。

常用到的命令如下:

  1. nginx -s stop       快速关闭 Nginx,可能不保存相关信息,并迅速终止 Web 服务。 
  2. nginx -s quit       平稳关闭 Nginx,保存相关信息,有安排的结束 Web 服务。 
  3. nginx -s reload     因改变了 Nginx 相关配置,需要重新加载配置而重载。 
  4. nginx -s reopen     重新打开日志文件。 
  5. nginx -c filename   为 Nginx 指定一个配置文件,来代替缺省的。 
  6. nginx -t            不运行,仅仅测试配置文件。Nginx 将检查配置文件的语法的正确性,并尝试打开配置文件中所引用到的文件。 
  7. nginx -v            显示 Nginx 的版本。 
  8. nginx -V            显示 Nginx 的版本,编译器版本和配置参数。 

如果不想每次都敲命令,可以在 Nginx 安装目录下新添一个启动批处理文件 startup.bat,双击即可运行。

内容如下:

  1. @echo off 
  2. rem 如果启动前已经启动 Nginx 并记录下 pid 文件,会 kill 指定进程 
  3. nginx.exe -s stop 
  4.  
  5. rem 测试配置文件语法正确性 
  6. nginx.exe -t -c conf/nginx.conf 
  7.  
  8. rem 显示版本信息 
  9. nginx.exe -v 
  10.  
  11. rem 按照指定配置去启动 Nginx 
  12. nginx.exe -c conf/nginx.conf 

如果是运行在 Linux 下,写一个 shell 脚本,大同小异。

Nginx 实战

我始终认为,各种开发工具的配置还是结合实战来讲述,会让人更易理解。

HTTP 反向代理

我们先实现一个小目标:不考虑复杂的配置,仅仅是完成一个 HTTP 反向代理。

nginx.conf 配置文件如下:

  1. #运行用户 
  2. #user somebody; 
  3.  
  4. #启动进程,通常设置成和 CPU 的数量相等 
  5. worker_processes  1; 
  6.  
  7. #全局错误日志 
  8. error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/error.log; 
  9. error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/notice.log  notice; 
  10. error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/info.log  info; 
  11.  
  12. #PID 文件,记录当前启动的 Nginx 的进程 ID 
  13. pid        D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/nginx.pid; 
  14.  
  15. #工作模式及连接数上限 
  16. events { 
  17.     worker_connections 1024;    #单个后台worker process进程的最大并发链接数 
  18.  
  19. #设定 HTTP 服务器,利用它的反向代理功能提供负载均衡支持 
  20. http { 
  21.     #设定 mime 类型(邮件支持类型),类型由 mime.types 文件定义 
  22.     include       D:/Tools/nginx-1.10.1/conf/mime.types; 
  23.     default_type  application/octet-stream; 
  24.  
  25.     #设定日志 
  26.  log_format  main  '[$remote_addr] - [$remote_user] [$time_local] "$request" ' 
  27.                       '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 
  28.                       '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'
  29.  
  30.     access_log    D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/access.log main; 
  31.     rewrite_log     on
  32.  
  33.     #sendfile 指令指定 Nginx 是否调用 sendfile 函数(zero copy 方式)来输出文件,对于普通应用, 
  34.     #必须设为 on,如果用来进行下载等应用磁盘 IO 重负载应用,可设置为 off,以平衡磁盘与网络 I/O 处理速度,降低系统的 uptime. 
  35.     sendfile        on
  36.     #tcp_nopush     on
  37.  
  38.     #连接超时时间 
  39.     keepalive_timeout  120; 
  40.     tcp_nodelay        on
  41.  
  42.  #gzip 压缩开关 
  43.  #gzip  on
  44.  
  45.     #设定实际的服务器列表 
  46.     upstream zp_server1{ 
  47.         server 127.0.0.1:8089; 
  48.     } 
  49.  
  50.     #HTTP 服务器 
  51.     server { 
  52.         #监听 80 端口,80 端口是知名端口号,用于 HTTP 协议 
  53.         listen       80; 
  54.  
  55.         #定义使用 www.xx.com 访问 
  56.         server_name  www.helloworld.com; 
  57.  
  58.   #首页 
  59.   index index.html 
  60.  
  61.   #指向 webapp 的目录 
  62.   root D:\01_Workspace\Project\github\zp\SpringNotes\spring-security\spring-shiro\src\main\webapp; 
  63.  
  64.   #编码格式 
  65.   charset utf-8; 
  66.  
  67.   #代理配置参数 
  68.         proxy_connect_timeout 180; 
  69.         proxy_send_timeout 180; 
  70.         proxy_read_timeout 180; 
  71.         proxy_set_header Host $host; 
  72.         proxy_set_header X-Forwarder-For $remote_addr; 
  73.  
  74.         #反向代理的路径(和 upstream 绑定),location 后面设置映射的路径 
  75.         location / { 
  76.             proxy_pass http://zp_server1; 
  77.         } 
  78.  
  79.         #静态文件,Nginx 自己处理 
  80.         location ~ ^/(images|javascript|js|css|flash|media|static)/ { 
  81.             root D:\01_Workspace\Project\github\zp\SpringNotes\spring-security\spring-shiro\src\main\webapp\views; 
  82.             #过期 30 天,静态文件不怎么更新,过期可以设大一点,如果频繁更新,则可以设置得小一点。 
  83.             expires 30d; 
  84.         } 
  85.  
  86.         #设定查看 Nginx 状态的地址 
  87.         location /NginxStatus { 
  88.             stub_status           on
  89.             access_log            on
  90.             auth_basic            "NginxStatus"
  91.             auth_basic_user_file  conf/htpasswd; 
  92.         } 
  93.  
  94.         #禁止访问 .htxxx 文件 
  95.         location ~ /\.ht { 
  96.             deny all
  97.         } 
  98.  
  99.   #错误处理页面(可选择性配置) 
  100.   #error_page   404              /404.html; 
  101.   #error_page   500 502 503 504  /50x.html; 
  102.         #location = /50x.html { 
  103.         #    root   html; 
  104.         #} 
  105.     } 

注:conf/nginx.conf 是 Nginx 的默认配置文件。你也可以使用 nginx -c 指定你的配置文件。

好了,让我们来试试吧:

启动 webapp,注意启动绑定的端口要和 Nginx 中的 upstream 设置的端口保持一致。

更改 host,在 C:\Windows\System32\drivers\etc 目录下的 host 文件中添加一条 DNS 记录:

  1. 127.0.0.1 www.helloworld.com 

启动前文中 startup.bat 的命令。

在浏览器中访问 www.helloworld.com,不出意外,已经可以访问了。

HTTPS 反向代理

一些对安全性要求比较高的站点,可能会使用 HTTPS(一种使用 ssl 通信标准的安全 HTTP 协议)。

这里不科普 HTTP 协议和 SSL 标准。但是,使用 Nginx 配置 HTTPS 需要知道几点:

HTTPS 的固定端口号是 443,不同于 HTTP 的 80 端口。

SSL 标准需要引入安全证书,所以在 nginx.conf 中你需要指定证书和它对应的 key。

其他和 HTTP 反向代理基本一样,只是在 Server 部分配置有些不同。

  1. #HTTP 服务器 
  2.   server { 
  3.       #监听 443 端口。443 为知名端口号,主要用于 HTTPS 协议 
  4.       listen       443 ssl; 
  5.  
  6.       #定义使用 www.xx.com 访问 
  7.       server_name  www.helloworld.com; 
  8.  
  9.       #ssl 证书文件位置(常见证书文件格式为:crt/pem) 
  10.       ssl_certificate      cert.pem; 
  11.       #ssl 证书 key 位置 
  12.       ssl_certificate_key  cert.key
  13.  
  14.       #ssl 配置参数(选择性配置) 
  15.       ssl_session_cache    shared:SSL:1m; 
  16.       ssl_session_timeout  5m; 
  17.       #数字签名,此处使用 MD5 
  18.       ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5; 
  19.       ssl_prefer_server_ciphers  on
  20.  
  21.       location / { 
  22.           root   /root; 
  23.           index  index.html index.htm; 
  24.       } 
  25.   } 

负载均衡

前面的例子中,代理仅仅指向一个服务器。

但是,网站在实际运营过程中,大部分都是以集群的方式运行,这时需要使用负载均衡来分流。

Nginx 也可以实现简单的负载均衡功能。

假设这样一个应用场景:将应用部署在 192.168.1.11:80、192.168.1.12:80、192.168.1.13:80 三台 Linux 环境的服务器上。网站域名叫 www.helloworld.com,公网 IP 为 192.168.1.11。

在公网 IP 所在的服务器上部署 Nginx,对所有请求做负载均衡处理(下面例子中使用的是加权轮询策略)。

nginx.conf 配置如下:

  1. http { 
  2.      #设定 mime 类型,类型由 mime.type 文件定义 
  3.     include       /etc/nginx/mime.types; 
  4.     default_type  application/octet-stream; 
  5.     #设定日志格式 
  6.     access_log    /var/log/nginx/access.log; 
  7.  
  8.     #设定负载均衡的服务器列表 
  9.     upstream load_balance_server { 
  10.         #weigth 参数表示权值,权值越高被分配到的几率越大 
  11.         server 192.168.1.11:80   weight=5; 
  12.         server 192.168.1.12:80   weight=1; 
  13.         server 192.168.1.13:80   weight=6; 
  14.     } 
  15.  
  16.    #HTTP 服务器 
  17.    server { 
  18.         #侦听 80 端口 
  19.         listen       80; 
  20.  
  21.         #定义使用 www.xx.com 访问 
  22.         server_name  www.helloworld.com; 
  23.  
  24.         #对所有请求进行负载均衡请求 
  25.         location / { 
  26.             root        /root;                 #定义服务器的默认网站根目录位置 
  27.             index       index.html index.htm;  #定义首页索引文件的名称 
  28.             proxy_pass  http://load_balance_server ;#请求转向load_balance_server 定义的服务器列表 
  29.  
  30.             #以下是一些反向代理的配置(可选择性配置) 
  31.             #proxy_redirect off
  32.             proxy_set_header Host $host; 
  33.             proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; 
  34.             #后端的 Web 服务器可以通过 X-Forwarded-For 获取用户真实 IP 
  35.             proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 
  36.             proxy_connect_timeout 90;          #Nginx 跟后端服务器连接超时时间(代理连接超时) 
  37.             proxy_send_timeout 90;             #后端服务器数据回传时间(代理发送超时) 
  38.             proxy_read_timeout 90;             #连接成功后,后端服务器响应时间(代理接收超时) 
  39.             proxy_buffer_size 4k;              #设置代理服务器(Nginx)保存用户头信息的缓冲区大小 
  40.             proxy_buffers 4 32k;               #proxy_buffers 缓冲区,网页平均在 32k 以下的话,这样设置 
  41.             proxy_busy_buffers_size 64k;       #高负荷下缓冲大小(proxy_buffers*2) 
  42.             proxy_temp_file_write_size 64k;    #设定缓存文件夹大小,大于这个值,将从 upstream 服务器传 
  43.  
  44.             client_max_body_size 10m;          #允许客户端请求的最大单文件字节数 
  45.             client_body_buffer_size 128k;      #缓冲区代理缓冲用户端请求的最大字节数 
  46.         } 
  47.     } 

负载均衡策略

Nginx 提供了多种负载均衡策略,让我们来一一了解一下:

负载均衡策略在各种分布式系统中基本上原理一致,对于原理有兴趣,不妨参考:

  1. https://dunwu.github.io/blog/design/theory/load-balance-theory/ 

轮询:

  1. upstream bck_testing_01 { 
  2.   # 默认所有服务器权重为 1 
  3.   server 192.168.250.220:8080 
  4.   server 192.168.250.221:8080 
  5.   server 192.168.250.222:8080 

加权轮询:

  1. upstream bck_testing_01 { 
  2.   server 192.168.250.220:8080   weight=3 
  3.   server 192.168.250.221:8080              # default weight=1 
  4.   server 192.168.250.222:8080              # default weight=1 

最少连接:

  1. upstream bck_testing_01 { 
  2.   least_conn; 
  3.  
  4.   # with default weight for all (weight=1) 
  5.   server 192.168.250.220:8080 
  6.   server 192.168.250.221:8080 
  7.   server 192.168.250.222:8080 

加权最少连接:

  1. upstream bck_testing_01 { 
  2.   least_conn; 
  3.  
  4.   server 192.168.250.220:8080   weight=3 
  5.   server 192.168.250.221:8080              # default weight=1 
  6.   server 192.168.250.222:8080              # default weight=1 

IP Hash:

  1. upstream bck_testing_01 { 
  2.  
  3.   ip_hash; 
  4.  
  5.   # with default weight for all (weight=1) 
  6.   server 192.168.250.220:8080 
  7.   server 192.168.250.221:8080 
  8.   server 192.168.250.222:8080 
  9.  

普通 Hash:

  1. upstream bck_testing_01 { 
  2.  
  3.   hash $request_uri; 
  4.  
  5.   # with default weight for all (weight=1) 
  6.   server 192.168.250.220:8080 
  7.   server 192.168.250.221:8080 
  8.   server 192.168.250.222:8080 
  9.  

网站有多个 webapp 的配置

当一个网站功能越来越丰富时,往往需要将一些功能相对独立的模块剥离出来,独立维护。这样的话,通常,会有多个 webapp。

举个例子:假如 www.helloworld.com 站点有好几个 webapp,finance(金融)、product(产品)、admin(用户中心)。

访问这些应用的方式通过上下文(context)来进行区分:

  • www.helloworld.com/finance/
  • www.helloworld.com/product/
  • www.helloworld.com/admin/

我们知道,HTTP 的默认端口号是 80,如果在一台服务器上同时启动这 3 个 webapp 应用,都用 80 端口,肯定是不成的。所以,这三个应用需要分别绑定不同的端口号。

那么,问题来了,用户在实际访问 www.helloworld.com 站点时,访问不同 webapp,总不会还带着对应的端口号去访问吧。所以,你再次需要用到反向代理来做处理。

配置也不难,来看看怎么做吧:

  1. http { 
  2.     #此处省略一些基本配置 
  3.  
  4.     upstream product_server{ 
  5.         server www.helloworld.com:8081; 
  6.     } 
  7.  
  8.     upstream admin_server{ 
  9.         server www.helloworld.com:8082; 
  10.     } 
  11.  
  12.     upstream finance_server{ 
  13.         server www.helloworld.com:8083; 
  14.     } 
  15.  
  16.     server { 
  17.         #此处省略一些基本配置 
  18.         #默认指向product的server 
  19.         location / { 
  20.             proxy_pass http://product_server; 
  21.         } 
  22.  
  23.         location /product/{ 
  24.             proxy_pass http://product_server; 
  25.         } 
  26.  
  27.         location /admin/ { 
  28.             proxy_pass http://admin_server; 
  29.         } 
  30.  
  31.         location /finance/ { 
  32.             proxy_pass http://finance_server; 
  33.         } 
  34.     } 

静态站点

有时候,我们需要配置静态站点(即 html 文件和一堆静态资源)。

举例来说:如果所有的静态资源都放在了 /app/dist 目录下,我们只需要在 nginx.conf 中指定首页以及这个站点的 host 即可。

配置如下:

  1. worker_processes  1; 
  2.  
  3. events { 
  4.     worker_connections  1024; 
  5.  
  6. http { 
  7.     include       mime.types; 
  8.     default_type  application/octet-stream; 
  9.     sendfile        on
  10.     keepalive_timeout  65; 
  11.  
  12.     gzip on
  13.     gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml text/javascript application/javascript image/jpeg image/gif image/png; 
  14.     gzip_vary on
  15.  
  16.     server { 
  17.         listen       80; 
  18.         server_name  static.zp.cn; 
  19.  
  20.         location / { 
  21.             root /app/dist; 
  22.             index index.html; 
  23.             #转发任何请求到 index.html 
  24.         } 
  25.     } 

然后,添加 HOST:

  1. 127.0.0.1 static.zp.cn 

此时,在本地浏览器访问 static.zp.cn ,就可以访问静态站点了。

搭建文件服务器

有时候,团队需要归档一些数据或资料,那么文件服务器必不可少。使用 Nginx 可以非常快速便捷的搭建一个简易的文件服务。

Nginx 中的配置要点:

  • 将 autoindex 开启可以显示目录,默认不开启。
  • 将 autoindex_exact_size 开启可以显示文件的大小。
  • 将 autoindex_localtime 开启可以显示文件的修改时间。
  • root 用来设置开放为文件服务的根路径。
  • charset 设置为 charset utf-8,gbk,可以避免中文乱码问题(Windows 服务器下设置后,依然乱码,本人暂时没有找到解决方法)。

一个最简化的配置如下:

  1. autoindex on;# 显示目录 
  2. autoindex_exact_size on;# 显示文件大小 
  3. autoindex_localtime on;# 显示文件时间 
  4.  
  5. server { 
  6.     charset      utf-8,gbk; # windows 服务器下设置后,依然乱码,暂时无解 
  7.     listen       9050 default_server; 
  8.     listen       [::]:9050 default_server; 
  9.     server_name  _; 
  10.     root         /share/fs; 

解决跨域

Web 领域开发中,经常采用前后端分离模式。这种模式下,前端和后端分别是独立的 Web 应用程序,例如:后端是 Java 程序,前端是 React 或 Vue 应用。

各自独立的 web app 在互相访问时,势必存在跨域问题。解决跨域问题一般有两种思路:

CORS,在后端服务器设置 HTTP 响应头,把你需要允许访问的域名加入 Access-Control-Allow-Origin 中。

jsonp,把后端根据请求,构造 json 数据,并返回,前端用 jsonp 跨域。

这两种思路,本文不展开讨论。需要说明的是,Nginx 根据第一种思路,也提供了一种解决跨域的解决方案。

举例:www.helloworld.com 网站是由一个前端 app ,一个后端 app 组成的。前端端口号为 9000, 后端端口号为 8080。

前端和后端如果使用 HTTP 进行交互时,请求会被拒绝,因为存在跨域问题。来看看,Nginx 是怎么解决的吧。

首先,在 enable-cors.conf 文件中设置 cors:

  1. # allow origin list 
  2. set $ACAO '*'
  3.  
  4. set single origin 
  5. if ($http_origin ~* (www.helloworld.com)$) { 
  6.   set $ACAO $http_origin; 
  7.  
  8. if ($cors = "trueget") { 
  9.     add_header 'Access-Control-Allow-Origin' "$http_origin"
  10.     add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true'
  11.     add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST, OPTIONS'
  12.     add_header 'Access-Control-Allow-Headers' 'DNT,X-Mx-ReqToken,Keep-Alive,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type'
  13.  
  14. if ($request_method = 'OPTIONS') { 
  15.   set $cors "${cors}options"
  16.  
  17. if ($request_method = 'GET') { 
  18.   set $cors "${cors}get"
  19.  
  20. if ($request_method = 'POST') { 
  21.   set $cors "${cors}post"

接下来,在你的服务器中 include enable-cors.conf 来引入跨域配置:

  1. ---------------------------------------------------- 
  2. # 此文件为项目 nginx 配置片段 
  3. # 可以直接在 nginx config 中 include(推荐) 
  4. # 或者 copy 到现有 nginx 中,自行配置 
  5. # www.helloworld.com 域名需配合 dns hosts 进行配置 
  6. # 其中,api 开启了 cors,需配合本目录下另一份配置文件 
  7. ---------------------------------------------------- 
  8. upstream front_server{ 
  9.   server www.helloworld.com:9000; 
  10. upstream api_server{ 
  11.   server www.helloworld.com:8080; 
  12.  
  13. server { 
  14.   listen       80; 
  15.   server_name  www.helloworld.com; 
  16.  
  17.   location ~ ^/api/ { 
  18.     include enable-cors.conf; 
  19.     proxy_pass http://api_server; 
  20.     rewrite "^/api/(.*)$" /$1 break; 
  21.   } 
  22.  
  23.   location ~ ^/ { 
  24.     proxy_pass http://front_server; 
  25.   } 

到此,就完成了。

作者:Zhang Peng

编辑:陶家龙

出处:github.com/dunwu/nginx-tutorial

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