寫給小白的 Nginx 文章

削微寒發表於2021-02-01
Nginx

原文地址：Nginx concepts I wish I knew years ago

原文作者：Aemie Jariwala（已授權）

譯者 & 校正：HelloGitHub-小魚乾 & 滷蛋

Nginx 是一個採用主從架構的 Web 伺服器，可用於反向代理、負載均衡器、郵件代理和 HTTP 快取。

Emmm，上面的 Nginx 介紹看過去有些複雜而且充滿了不明覺厲的術語。Relax，在這篇文章裡，我（原作者）會先帶你理解 Nginx 的架構和專有術語，最後實踐一把安裝和配置 Nginx。

簡單來說，你只要記住一點：Nginx 是個神奇的 Web 伺服器。（注：神奇之處下文會娓娓道來）

那什麼是 Web 伺服器呢？簡而言之，Web 伺服器就是一箇中間人。舉個例子，你要訪問 hellogithub.com（注：原文例子為 dev.to），在位址列輸入 https://hellogithub.com 時，你的瀏覽器會找到 https://hellogithub.com 的網路伺服器地址並將它指向後端伺服器，後端伺服器再返回響應給客戶端。

代理 vs 反向代理

Nginx 的基本特性是代理，所以你一定要明白什麼是代理和反向代理。

代理

看個小例子，現在我們有 N 個客戶端（N >= 1），一箇中間 Web 伺服器（在本例中，我們稱之為代理）和一個伺服器。這個例子主要的場景是，伺服器不知道哪個客戶端在請求（響應）。是不是有點難以理解？下面讓我用示意圖講解下：

如圖，client1 和 client2 通過代理伺服器向伺服器傳送請求 request1 和 request2，此時後端伺服器不知道 request1 是由 client1 傳送的還是 client2 傳送的，但會執行（響應）操作。

反向代理

簡單來說，反向代理與代理的功能相反。現在我們有一個客戶端、一箇中間 Web 伺服器和 N 個後端伺服器（N >= 1），同樣的來看下示意圖：

如圖，客戶端將通過 Web 伺服器傳送請求。而 Web 伺服器會通過一個演算法，當中最有意思的演算法是輪詢，直接將請求指向許多後端伺服器中的一個，並通過 Web 伺服器將響應返回給客戶端。因此，在上面的例子中，客戶端其實並不知道在與哪個後端伺服器進行互動。

負載均衡

又是枯燥的一個名詞：負載均衡，不過它很好理解，因為負載均衡本身就是反向代理的一個例項。

來看看負載均衡和反向代理的本質區別。在負載均衡中，你必須有 2 個或者更多的後端伺服器，但在反向代理中，多臺伺服器不是必需的，甚至一臺後端伺服器也能運作。我們再深入點，如果我們有很多來自客戶端的請求，負載均衡器會檢查每個後端伺服器的狀態，均勻地分配請求，更快地向客戶端傳送響應。

有狀態 vs 無狀態應用

Okay，在我們開始實踐 Nginx 之前，先搞清所有的基本知識！

有狀態應用

有狀態應用存了一個額外變數，只用來儲存伺服器中單個例項使用所需的資訊。

如圖所示，一個後端伺服器 server1 儲存了一些資訊，伺服器 server2 並不儲存此資訊，因此，客戶端 (上圖 Bob) 的互動可能會也可能不會得到想要的結果，因為它可能會與 server1 或 server2 互動。在本例中，server1 允許 Bob 檢視資料檔案，但 server2 不允許。因此，雖然有狀態應用避免對資料庫的多次 API 呼叫，並且（響應）速度更快，但它可能會在不同的伺服器上導致這個（無法得到想要結果）問題。

無狀態應用

無狀態應用有更多的資料庫 API 呼叫，但當客戶端與不同後端伺服器的互動時，無狀態應用卻存在更少的問題。

沒明白？簡單來說，如果我通過 Web 伺服器從客戶端向後端伺服器 server1 傳送請求，它將向客戶端返回一個令牌，用於任何進一步的訪問請求。客戶端可以使用令牌並向 Web 伺服器傳送請求。此 Web 伺服器將請求連同令牌一起傳送到任意後端伺服器，而每個後端伺服器都能提供相同的所需結果。

Nginx 是什麼?

Nginx 是網路伺服器，到目前為止，我的整個部落格一直在用這個網路伺服器。老實說，Nginx 這就像個中間人。

這個圖不難理解，它是目前為止所有概念的一個組合。在這裡，我們有 3 個後端伺服器執行在 3001、3002 和 3003 埠，這些後端伺服器都能訪問同一個執行在 5432 埠的資料庫。

當一個客戶端向 https://localhost （預設埠 443）發起一個 GET /employees 請求時，Nginx 將基於演算法向任意後端伺服器傳送請求，從資料庫獲取資料並將 JSON 資料返回 Nginx Web 伺服器再傳送給客戶端。

如果我們使用一個諸如輪詢這樣的演算法，它讓 client2 向 https://localhost 傳送一個請求，然後 Nginx 伺服器會先將請求傳到 3000 埠並將響應返回給客戶端。對另一個請求，Nginx 會把請求傳給 3002 埠，以此類推。

知識儲備完成！到這裡，你對 Nginx 是什麼以及 Nginx 所涉及的術語有了一個清晰的理解。是時候，瞭解安裝和配置技術了。

開始安裝 Nginx

時機到了，如果你瞭解了上面的概念，可以動手開始 Nginx 實踐了。

嗯，Nginx 的安裝過程對任何系統來說都很簡單。我是一個 Mac OSX 使用者，所以例子的命令是基於 macOS 的， Ubuntu、Windows 和其他 Linux 發行版操作和例子類似。

$ brew install Nginx

只要執行上面這步，你的系統就有 Nginx 了！是不是很神奇！

執行 Nginx 如此簡單 ?

要檢查 Nginx 是否執行也很簡單。

$ nginx 
# OR 
$ sudo nginx

執行上面指令，再開啟瀏覽器並輸入 http://localhost:8080/ 回車檢視下，你會看到以下畫面！

Nginx 基本配置 & 示例

下面，我們通過實操來感受下 Nginx 的魔力。

首先，在本地建立如下的目錄結構:

.
├── nginx-demo
│  ├── content
│  │  ├── first.txt
│  │  ├── index.html
│  │  └── index.md
│  └── main
│    └── index.html
└── temp-nginx
  └── outsider
    └── index.html

當然，.html 和 .md 檔案中要包含基本資訊。

我們想要得到什麼呢？

這裡，我們有兩個單獨的資料夾 nginx-demo 和 temp-nginx，每個資料夾都包含靜態 HTML 檔案。我們將著力在一個公共埠上執行這兩個資料夾，並設定我們想要的規則。

回到之前說的，如果要修改 Nginx 預設配置，得修改 usr/local/etc/nginx 目錄下的 nginx.conf檔案。我的系統中有 vim，所以在這裡用 vim 來更改 Nginx 配置，你可以用自己的編輯器來修改配置。

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

上面的命令會開啟一個 Nginx 預設配置檔案，我真的不想直接使用預設配置。因此，我通常的做法是複製這個配置檔案，然後對主檔案進行更改。這裡也不例外。

$ cp nginx.conf copy-nginx.conf
$ rm nginx.conf && vim nginx.conf

上面命令將開啟一個空檔案，我們將為它新增配置。

  1. 新增配置的基本設定。一定要新增 events {}，因為在 Nginx 架構中，它通常用來表示 worker 的數量。在這裡我們用 http 告訴 Nginx 我們將在 OSI 模型 的第 7 層作業。

    這裡，我們告訴 Nginx 監聽 5000 埠，並指向 main 資料夾中的靜態檔案。

    http {

  server {
    listen 5000;
    root /path/to/nginx-demo/main/; 
    }

}

events {}

  2. 接下來我們將為 /content 和 /outsider URL 新增其他的規則，其中 outsider 將指向第一步中提到的根目錄之外的目錄。

    這裡的 location /content 表示無論我在葉（leaf）目錄中定義了什麼根（root），content 子 URL 都會被新增到定義的根 URL 的末尾。因此，當我指定 root 為 root /path/to/nginx-demo/時，這僅僅意味著我告訴 Nginx 在 http://localhost:5000/path/to/nginx-demo/content/ 資料夾中顯示靜態檔案的內容。

    http {

  server {
      listen 5000;
      root /path/to/nginx-demo/main/; 

      location /content {
          root /path/to/nginx-demo/;
      }   

      location /outsider {
          root /path/temp-nginx/;
      }
  }

}

events {}

    酷斃了！現在 Nginx 不僅能定義 URL 根路徑，還可以設定規則，這樣我們就能阻止客戶端訪問某個檔案了。

  3. 接下來，我們在主伺服器上編寫一個規則來防止任意 .md 檔案被訪問。我們可以在 Nginx 中使用正規表示式，因此我們將這樣定義規則：

      location ~ .md {
        return 403;
  }

  4. 最後，讓我們學習下 proxy_pass 命令來結束這個章節。我們已經瞭解了什麼是代理和反向代理，在這裡我們從定義另一個執行在 8888 埠上的後端伺服器開始。現在，我們在 5000 和 8888 埠上執行了 2 個後端伺服器。

    我們要做的是，當客戶端通過 Nginx 訪問 8888 埠時，將這個請求傳到 5000 埠，並將響應返回給客戶端！

    server {
    listen 8888;

    location / {
        proxy_pass http://localhost:5000/;
    }

    location /new {
        proxy_pass http://localhost:5000/outsider/;
    }
}

看下，這是所有的配置資訊 ?

http {

    server {
        listen 5000;
        root /path/to/nginx-demo/main/; 

        location /content {
            root /path/to/nginx-demo/;
        }   

        location /outsider {
            root /path/temp-nginx/;
        }

                location ~ .md {
          return 403;
        }
    }

      server {
        listen 8888;

        location / {
            proxy_pass http://localhost:5000/;
        }

        location /new {
            proxy_pass http://localhost:5000/outsider/;
        }
  }

}

events {}

使用 sudo nginx 來執行此配置。

其他 Nginx 命令

  1. 首次啟動 Nginx Web 伺服器。

    $ nginx 
#OR 
$ sudo nginx

  2. 重新載入正在執行的 Nginx Web 伺服器。

    $ nginx -s reload
#OR 
$ sudo nginx -s reload

  3. 停止正在執行中的 Nginx Web 伺服器。

    $ nginx -s stop
#OR 
$ sudo nginx -s stop

  4. 檢視系統上執行的 Nginx 程式。

    $ ps -ef | grep Nginx

第 4 條命令很重要，如果前 3 條命令產生了一些問題，通常你可以用第 4 條命令找到所有正在執行的 Nginx 程式並殺死程式，然後重新啟動它們。

要殺死一個程式，你需要 PID，再用以下命令殺死它：

$ kill -9 <PID>
#OR 
$ sudo kill -9 <PID>

結束本文之前，宣告下，文中我用了些來自 Google 的圖片和 Hussein Nasser 釋出在油管的視訊教程。

下面盡情享受 Coding、探索 Nginx 的魔力吧！?

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