什麼是 Nginx?

yanglc發表於2020-05-18
Nginx

 

 

 

Nginx (engine x) 是一款輕量級的 Web 伺服器 、反向代理伺服器及電子郵件（IMAP/POP3）代理伺服器。

什麼是反向代理？

反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理伺服器來接受 internet 上的連線請求，然後將請求轉發給內部網路上的伺服器，並將從伺服器上得到的結果返回給 internet 上請求連線的客戶端，此時代理伺服器對外就表現為一個反向代理伺服器。

 

 

 

Nginx 入門

詳細安裝方法請參考：

https://github.com/dunwu/nginx-tutorial/blob/master/install-nginx.md

nginx 的使用比較簡單，就是幾條命令。

常用到的命令如下：

 

nginx -s stop       快速關閉Nginx，可能不儲存相關資訊，並迅速終止web服務。
nginx -s quit       平穩關閉Nginx，儲存相關資訊，有安排的結束web服務。
nginx -s reload     因改變了Nginx相關配置，需要重新載入配置而過載。
nginx -s reopen     重新開啟日誌檔案。
nginx -c filename   為 Nginx 指定一個配置檔案，來代替預設的。
nginx -t            不執行，僅僅測試配置檔案。nginx 將檢查配置檔案的語法的正確性，並嘗試開啟配置檔案中所引用到的檔案。
nginx -v            顯示 nginx 的版本。
nginx -V            顯示 nginx 的版本，編譯器版本和配置引數。

 

 

如果不想每次都敲命令，可以在 nginx 安裝目錄下新添一個啟動批處理檔案startup.bat，雙擊即可執行。內容如下：

@echo off
rem 如果啟動前已經啟動nginx並記錄下pid檔案，會kill指定程式
nginx.exe -s stop

rem 測試配置檔案語法正確性
nginx.exe -t -c conf/nginx.conf

rem 顯示版本資訊
nginx.exe -v

rem 按照指定配置去啟動nginx
nginx.exe -c conf/nginx.conf

 

 

如果是執行在 Linux 下，寫一個 shell 指令碼，大同小異。

Nginx 實戰

我始終認為，各種開發工具的配置還是結合實戰來講述，會讓人更易理解。

Http 反向代理

我們先實現一個小目標：不考慮複雜的配置，僅僅是完成一個 http 反向代理。

nginx.conf 配置檔案如下：

注：conf/nginx.conf 是 nginx 的預設配置檔案。你也可以使用 nginx -c 指定你的配置檔案

#執行使用者
#user somebody;

#啟動程式,通常設定成和cpu的數量相等
worker_processes  1;

#全域性錯誤日誌
error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/error.log;
error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/notice.log  notice;
error_log  D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/info.log  info;

#PID檔案，記錄當前啟動的nginx的程式ID
pid        D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/nginx.pid;

#工作模式及連線數上限
events {
    worker_connections 1024;    #單個後臺worker process程式的最大併發連結數
}

#設定http伺服器，利用它的反向代理功能提供負載均衡支援
http {
    #設定mime型別(郵件支援型別),型別由mime.types檔案定義
    include       D:/Tools/nginx-1.10.1/conf/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #設定日誌
    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    D:/Tools/nginx-1.10.1/logs/access.log main;
    rewrite_log     on;

    #sendfile 指令指定 nginx 是否呼叫 sendfile 函式（zero copy 方式）來輸出檔案，對於普通應用，
    #必須設為 on,如果用來進行下載等應用磁碟IO重負載應用，可設定為 off，以平衡磁碟與網路I/O處理速度，降低系統的uptime.
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #連線超時時間
    keepalive_timeout  120;
    tcp_nodelay        on;

    #gzip壓縮開關
    #gzip  on;

    #設定實際的伺服器列表
    upstream zp_server1{
        server 127.0.0.1:8089;
    }

    #HTTP伺服器
    server {
        #監聽80埠，80埠是知名埠號，用於HTTP協議
        listen       80;

        #定義使用www.xx.com訪問
        server_name  www.helloworld.com;

        #首頁
        index index.html

        #指向webapp的目錄
        root D:_WorkspaceProjectgithubzpSpringNotesspring-securityspring-shirosrcmainwebapp;

        #編碼格式
        charset utf-8;

        #代理配置引數
        proxy_connect_timeout 180;
        proxy_send_timeout 180;
        proxy_read_timeout 180;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Forwarder-For $remote_addr;

        #反向代理的路徑（和upstream繫結），location 後面設定對映的路徑
        location / {
            proxy_pass http://zp_server1;
        }

        #靜態檔案，nginx自己處理
        location ~ ^/(images|javascript|js|css|flash|media|static)/ {
            root D:_WorkspaceProjectgithubzpSpringNotesspring-securityspring-shirosrcmainwebappiews;
            #過期30天，靜態檔案不怎麼更新，過期可以設大一點，如果頻繁更新，則可以設定得小一點。
            expires 30d;
        }

        #設定檢視Nginx狀態的地址
        location /NginxStatus {
            stub_status           on;
            access_log            on;
            auth_basic            "NginxStatus";
            auth_basic_user_file  conf/htpasswd;
        }

        #禁止訪問 .htxxx 檔案
        location ~ /.ht {
            deny all;
        }

        #錯誤處理頁面（可選擇性配置）
        #error_page   404              /404.html;
        #error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        #location = /50x.html {
        #    root   html;
        #}
    }
}

 

 

好了，讓我們來試試吧：

  1. 啟動 webapp，注意啟動繫結的埠要和 nginx 中的 upstream 設定的埠保持一致。

  2. 更改 host：在 C:WindowsSystem32driversetc 目錄下的 host 檔案中新增一條 DNS 記錄127.0.0.1 www.helloworld.com

  3. 啟動前文中 startup.bat 的命令

  4. 在瀏覽器中訪問 www.helloworld.com，不出意外，已經可以訪問了。

Https 反向代理

一些對安全性要求比較高的站點，可能會使用 HTTPS（一種使用 ssl 通訊標準的安全 HTTP 協議）。

這裡不科普 HTTP 協議和 SSL 標準。但是，使用 nginx 配置 https 需要知道幾點：

  • HTTPS 的固定埠號是 443，不同於 HTTP 的 80 埠

  • SSL 標準需要引入安全證照，所以在 nginx.conf 中你需要指定證照和它對應的 key

其他和 http 反向代理基本一樣，只是在 Server 部分配置有些不同。

  
#HTTP伺服器
  server {
      #監聽443埠。443為知名埠號，主要用於HTTPS協議
      listen       443 ssl;

      #定義使用www.xx.com訪問
      server_name  www.helloworld.com;

      #ssl證照檔案位置(常見證照檔案格式為：crt/pem)
      ssl_certificate      cert.pem;
      #ssl證照key位置
      ssl_certificate_key  cert.key;

      #ssl配置引數（選擇性配置）
      ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
      ssl_session_timeout  5m;
      #數字簽名，此處使用MD5
      ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
      ssl_prefer_server_ciphers  on;

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

 

 

負載均衡

前面的例子中，代理僅僅指向一個伺服器。

但是，網站在實際運營過程中，大部分都是以叢集的方式執行，這時需要使用負載均衡來分流。nginx 也可以實現簡單的負載均衡功能。

假設這樣一個應用場景：將應用部署在 192.168.1.11:80、192.168.1.12:80、192.168.1.13:80 三臺 linux 環境的伺服器上。網站域名叫 www.helloworld.com，公網 IP 為 192.168.1.11。在公網 IP 所在的伺服器上部署 nginx，對所有請求做負載均衡處理（下面例子中使用的是加權輪詢策略）。

nginx.conf 配置如下：

http {
     #設定mime型別,型別由mime.type檔案定義
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #設定日誌格式
    access_log    /var/log/nginx/access.log;

    #設定負載均衡的伺服器列表
    upstream load_balance_server {
        #weigth參數列示權值，權值越高被分配到的機率越大
        server 192.168.1.11:80   weight=5;
        server 192.168.1.12:80   weight=1;
        server 192.168.1.13:80   weight=6;
    }

   #HTTP伺服器
   server {
        #偵聽80埠
        listen       80;

        #定義使用www.xx.com訪問
        server_name  www.helloworld.com;

        #對所有請求進行負載均衡請求
        location / {
            root        /root;                 #定義伺服器的預設網站根目錄位置
            index       index.html index.htm;  #定義首頁索引檔案的名稱
            proxy_pass  http://load_balance_server ;#請求轉向load_balance_server 定義的伺服器列表

            #以下是一些反向代理的配置(可選擇性配置)
            #proxy_redirect off;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            #後端的Web伺服器可以通過X-Forwarded-For獲取使用者真實IP
            proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
            proxy_connect_timeout 90;          #nginx跟後端伺服器連線超時時間(代理連線超時)
            proxy_send_timeout 90;             #後端伺服器資料回傳時間(代理髮送超時)
            proxy_read_timeout 90;             #連線成功後，後端伺服器響應時間(代理接收超時)
            proxy_buffer_size 4k;              #設定代理伺服器（nginx）儲存使用者頭資訊的緩衝區大小
            proxy_buffers 4 32k;               #proxy_buffers緩衝區，網頁平均在32k以下的話，這樣設定
            proxy_busy_buffers_size 64k;       #高負荷下緩衝大小（proxy_buffers*2）
            proxy_temp_file_write_size 64k;    #設定快取資料夾大小，大於這個值，將從upstream伺服器傳

            client_max_body_size 10m;          #允許客戶端請求的最大單檔案位元組數
            client_body_buffer_size 128k;      #緩衝區代理緩衝使用者端請求的最大位元組數
        }
    }
}

 

 

負載均衡策略

Nginx 提供了多種負載均衡策略，讓我們來一一瞭解一下：

負載均衡策略在各種分散式系統中基本上原理一致，對於原理有興趣，不妨參考：

https://dunwu.github.io/javaweb/#/theory/load-balance

輪詢
upstream bck_testing_01 {
  # 預設所有伺服器權重為 1
  server 192.168.250.220:8080
  server 192.168.250.221:8080
  server 192.168.250.222:8080
}

 

 
加權輪詢
upstream bck_testing_01 {
  server 192.168.250.220:8080   weight=3
  server 192.168.250.221:8080              # default weight=1
  server 192.168.250.222:8080              # default weight=1
}

 

 
最少連線
upstream bck_testing_01 {
  least_conn;

  # with default weight for all (weight=1)
  server 192.168.250.220:8080
  server 192.168.250.221:8080
  server 192.168.250.222:8080
}

 

 
加權最少連線
upstream bck_testing_01 {
  least_conn;

  server 192.168.250.220:8080   weight=3
  server 192.168.250.221:8080              # default weight=1
  server 192.168.250.222:8080              # default weight=1
}

 

 
IP Hash
upstream bck_testing_01 {

  ip_hash;

  # with default weight for all (weight=1)
  server 192.168.250.220:8080
  server 192.168.250.221:8080
  server 192.168.250.222:8080

}

 

 
普通 Hash
upstream bck_testing_01 {

  hash $request_uri;

  # with default weight for all (weight=1)
  server 192.168.250.220:8080
  server 192.168.250.221:8080
  server 192.168.250.222:8080

}

 

 

網站有多個 webapp 的配置

當一個網站功能越來越豐富時，往往需要將一些功能相對獨立的模組剝離出來，獨立維護。這樣的話，通常，會有多個 webapp。

舉個例子：假如 www.helloworld.com 站點有好幾個 webapp，finance（金融）、product（產品）、admin（使用者中心）。訪問這些應用的方式通過上下文(context)來進行區分:

www.helloworld.com/finance/

www.helloworld.com/product/

www.helloworld.com/admin/

我們知道，http 的預設埠號是 80，如果在一臺伺服器上同時啟動這 3 個 webapp 應用，都用 80 埠，肯定是不成的。所以，這三個應用需要分別繫結不同的埠號。

那麼，問題來了，使用者在實際訪問 www.helloworld.com 站點時，訪問不同 webapp，總不會還帶著對應的埠號去訪問吧。所以，你再次需要用到反向代理來做處理。

配置也不難，來看看怎麼做吧：

http {
    #此處省略一些基本配置

    upstream product_server{
        server www.helloworld.com:8081;
    }

    upstream admin_server{
        server www.helloworld.com:8082;
    }

    upstream finance_server{
        server www.helloworld.com:8083;
    }

    server {
        #此處省略一些基本配置
        #預設指向product的server
        location / {
            proxy_pass http://product_server;
        }

        location /product/{
            proxy_pass http://product_server;
        }

        location /admin/ {
            proxy_pass http://admin_server;
        }

        location /finance/ {
            proxy_pass http://finance_server;
        }
    }
}

 

 

靜態站點

有時候，我們需要配置靜態站點(即 html 檔案和一堆靜態資源)。

舉例來說：如果所有的靜態資源都放在了 /app/dist 目錄下，我們只需要在 nginx.conf 中指定首頁以及這個站點的 host 即可。

配置如下：

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;

    gzip on;
    gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml text/javascript application/javascript image/jpeg image/gif image/png;
    gzip_vary on;

    server {
        listen       80;
        server_name  static.zp.cn;

        location / {
            root /app/dist;
            index index.html;
            #轉發任何請求到 index.html
        }
    }
}

 

 

然後，新增 HOST：

127.0.0.1 static.zp.cn

此時，在本地瀏覽器訪問 static.zp.cn ，就可以訪問靜態站點了。

搭建檔案伺服器

有時候，團隊需要歸檔一些資料或資料，那麼檔案伺服器必不可少。使用 Nginx 可以非常快速便捷的搭建一個簡易的檔案服務。

Nginx 中的配置要點：

  • 將 autoindex 開啟可以顯示目錄，預設不開啟。

  • 將 autoindex_exact_size 開啟可以顯示檔案的大小。

  • 將 autoindex_localtime 開啟可以顯示檔案的修改時間。

  • root 用來設定開放為檔案服務的根路徑。

  • charset 設定為 charset utf-8,gbk;，可以避免中文亂碼問題（windows 伺服器下設定後，依然亂碼，本人暫時沒有找到解決方法）。

一個最簡化的配置如下：

autoindex on;# 顯示目錄
autoindex_exact_size on;# 顯示檔案大小
autoindex_localtime on;# 顯示檔案時間

server {
    charset      utf-8,gbk; # windows 伺服器下設定後，依然亂碼，暫時無解
    listen       9050 default_server;
    listen       [::]:9050 default_server;
    server_name  _;
    root         /share/fs;
}

 

 

解決跨域

web 領域開發中，經常採用前後端分離模式。這種模式下，前端和後端分別是獨立的 web 應用程式，例如：後端是 Java 程式，前端是 React 或 Vue 應用。

各自獨立的 web app 在互相訪問時，勢必存在跨域問題。解決跨域問題一般有兩種思路：

  1. CORS

在後端伺服器設定 HTTP 響應頭，把你需要允許訪問的域名加入 Access-Control-Allow-Origin 中。

  1. jsonp

把後端根據請求，構造 json 資料，並返回，前端用 jsonp 跨域。

這兩種思路，本文不展開討論。

需要說明的是，nginx 根據第一種思路，也提供了一種解決跨域的解決方案。

舉例：www.helloworld.com 網站是由一個前端 app ，一個後端 app 組成的。前端埠號為 9000， 後端埠號為 8080。

前端和後端如果使用 http 進行互動時，請求會被拒絕，因為存在跨域問題。來看看，nginx 是怎麼解決的吧：

首先，在 enable-cors.conf 檔案中設定 cors ：

# allow origin list
set $ACAO '*';

# set single origin
if ($http_origin ~* (www.helloworld.com)$) {
  set $ACAO $http_origin;
}

if ($cors = "trueget") {
    add_header 'Access-Control-Allow-Origin' "$http_origin";
    add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';
    add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST, OPTIONS';
    add_header 'Access-Control-Allow-Headers' 'DNT,X-Mx-ReqToken,Keep-Alive,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type';
}

if ($request_method = 'OPTIONS') {
  set $cors "${cors}options";
}

if ($request_method = 'GET') {
  set $cors "${cors}get";
}

if ($request_method = 'POST') {
  set $cors "${cors}post";
}

 

 

接下來，在你的伺服器中 include enable-cors.conf 來引入跨域配置：

# ----------------------------------------------------
# 此檔案為專案 nginx 配置片段
# 可以直接在 nginx config 中 include（推薦）
# 或者 copy 到現有 nginx 中，自行配置
# www.helloworld.com 域名需配合 dns hosts 進行配置
# 其中，api 開啟了 cors，需配合本目錄下另一份配置檔案
# ----------------------------------------------------
upstream front_server{
  server www.helloworld.com:9000;
}
upstream api_server{
  server www.helloworld.com:8080;
}

server {
  listen       80;
  server_name  www.helloworld.com;

  location ~ ^/api/ {
    include enable-cors.conf;
    proxy_pass http://api_server;
    rewrite "^/api/(.*)$" /$1 break;
  }

  location ~ ^/ {
    proxy_pass http://front_server;
  }
}

 

 

到此，就完成了。

 

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