Nginx基本功能及其原理

一、什么是正向代理和反向代理：

A同学在大众创业的大时代背景下开启他的创业之路，目前他遇到的最大的一个问题就是启动资金，于是他决定去找马云爸爸借钱，可想而知，最后碰一鼻子灰回来了，情急之下，他想到一个办法，找关系开后门，经过一番消息打探，原来A同学的大学老师王老师是马云的同学，于是A同学找到王老师，托王老师帮忙去马云那借500万过来，当然最后事成了。不过马云并不知道这钱是A同学借的，马云是借给王老师的，最后由王老师转交给A同学。这里的王老师在这个过程中扮演了一个非常关键的角色，就是代理，也可以说是正向代理，王老师代替A同学办这件事，这个过程中，真正借钱的人是谁，马云是不知道的，这点非常关键。

我们常说的代理也就是只正向代理，正向代理的过程，它隐藏了真实的请求客户端，服务端不知道真实的客户端是谁，客户端请求的服务都被代理服务器代替来请求，某些科学上网工具扮演的就是典型的正向代理角色。用浏览器访问http://www.google.com时，被残忍的block，于是你可以在国外搭建一台代理服务器，让代理帮我去请求google.com，代理把请求返回的相应结构再返回给我。

大家都有过这样的经历，拨打10086客服电话，可能一个地区的10086客服有几个或者几十个，你永远都不需要关心在电话那头的是哪一个，叫什么，男的，还是女的，漂亮的还是帅气的，你都不关心，你关心的是你的问题能不能得到专业的解答，你只需要拨通了10086的总机号码，电话那头总会有人会回答你，只是有时慢有时快而已。那么这里的10086总机号码就是我们说的反向代理。客户不知道真正提供服务人的是谁。反向代理隐藏了真实的服务端，当我们请求ww.baidu.com 的时候，就像拨打10086一样，背后可能有成千上万台服务器为我们服务，但具体是哪一台，你不知道，也不需要知道，你只需要知道反向代理服务器是谁就好了，www.baidu.com 就是我们的反向代理服务器，反向代理服务器会帮我们把请求转发到真实的服务器那里去。Nginx就是性能非常好的反向代理服务器，用来做负载均衡。

两者的区别在于代理的对象不一样：正向代理是为客户端代理，反向代理是为服务端代理。

nginx能实现负载均衡，什么是负载均衡呢？就是我的项目部署在不同的服务器上，但是通过统一的域名进入，nginx则对请求进行分发，减轻了服务器的压力。

在上面这两种情况下，nginx服务器的作用都只是作为分发服务器，真正的内容，我们可以放在其他的服务器上，这样来，还能起到一层安全隔壁的作用，nginx作为隔离层。

其次，nginx还能解决跨域的问题。

二、Nginx配置文件的整体结构

图2.1： nginx配置文件的整体结构

1. 从图中可以看出主要包含以下几大部分内容：

全局块

该部分配置主要影响Nginx全局，通常包括下面几个部分：

配置运行Nginx服务器用户（组）
worker process数
Nginx进程PID存放路径
错误日志的存放路径
配置文件的引入

events块

该部分配置主要影响Nginx服务器与用户的网络连接，主要包括：

设置网络连接的序列化
是否允许同时接收多个网络连接
事件驱动模型的选择
最大连接数的配置

http块

定义MIMI-Type
自定义服务日志
允许sendfile方式传输文件
连接超时时间
单连接请求数上限

server块

配置网络监听
基于名称的虚拟主机配置
基于IP的虚拟主机配置

location块

location配置
请求根目录配置
更改location的URI
网站默认首页配置

2. 一份配置清单例析

按照前面文章，给出一份简要的清单配置举例：

图2.1：nginx配置举例

3. 配置运行Nginx服务器用户（组）

指令格式：user user [group];

user：指定可以运行Nginx服务器的用户

group：可选项，可以运行Nginx服务器的用户组

如果user指令不配置或者配置为 user nobody nobody ，则默认所有用户都可以启动Nginx进程

4. worker_process数配置

Nginx服务器实现并发处理服务的关键，指令格式：worker_processes number | auto;

number：Nginx进程最多可以产生的worker process数

auto：Nginx进程将自动检测

按照上文中的配置清单的实验，我们给worker_processes配置的数目是：3，启动Nginx服务器后，我们可以后台看一下主机上的Nginx进程情况：

ps -aux | grep nginx

很明显，理解 worker_processes 这个指令的含义就很容易了

图2.2：查看nginx进程情况

5. Nginx进程PID存放路径

Nginx进程是作为系统守护进程在运行，需要在某文件中保存当前运行程序的主进程号，Nginx支持该保存文件路径的自定义

指令格式：pid file;

file：指定存放路径和文件名称

如果不指定默认置于路径 logs/nginx.pid

6. 错误日志的存放路径

指定格式：error_log file | stderr;

file：日志输出到某个文件file

stderr：日志输出到标准错误输出

7. 配置文件的引入

指令格式：include file;

该指令主要用于将其他的Nginx配置或者第三方模块的配置引用到当前的主配置文件中

8. 设置网络连接的序列化

指令格式：accept_mutex on | off;

该指令默认为on状态，表示会对多个Nginx进程接收连接进行序列化，防止多个进程对连接的争抢。

说到该指令，首先得阐述一下什么是所谓的"惊群问题"，可以参考 WIKI百科的解释。就Nginx的场景来解释的话大致的意思就是：当一个新网络连接来到时，多个worker进程会被同时唤醒，但仅仅只有一个进程可以真正获得连接并处理之。如果每次唤醒的进程数目过多的话，其实是会影响一部分性能的。

所以在这里，如果accept_mutex on，那么多个worker将是以串行方式来处理，其中有一个worker会被唤醒；反之若accept_mutex off，那么所有的worker都会被唤醒，不过只有一个worker能获取新连接，其它的worker会重新进入休眠状态

这个值的开关与否其实是要和具体场景挂钩的。

9. 是否允许同时接收多个网络连接

指令格式：multi_accept on | off;

该指令默认为off状态，意指每个worker process 一次只能接收一个新到达的网络连接。若想让每个Nginx的worker process都有能力同时接收多个网络连接，则需要开启此配置

10. 事件驱动模型的选择

指令格式：use model;

model模型可选择项包括：select、poll、kqueue、epoll、rtsig等......

11. 最大连接数的配置

指令格式：worker_connections number;

number默认值为512，表示允许每一个worker process可以同时开启的最大连接数

12. 定义MIME-Type

指令格式：

include mime.types;default_type mime-type;

MIME-Type指的是网络资源的媒体类型，也即前端请求的资源类型

include指令将mime.types文件包含进来

cat mime.types 来查看mime.types文件内容，我们发现其就是一个types结构，里面包含了各种浏览器能够识别的MIME类型以及对应类型的文件后缀名字，如下所示：

13. 自定义服务日志

指令格式：

access_log path [format];

path：自定义服务日志的路径 + 名称

format：可选项，自定义服务日志的字符串格式。其也可以使用 log_format 定义的格式

14. 允许sendfile方式传输文件

指令格式：

sendfile on | off;sendfile_max_chunk size;

前者用于开启或关闭使用sendfile()传输文件，默认off

后者指令若size>0，则Nginx进程的每个worker process每次调用sendfile()传输的数据了最大不能超出此值；若size=0则表示不限制。默认值为0

15. 连接超时时间配置

指令格式：

keepalive_timeout timeout [header_timeout];

timeout 表示server端对连接的保持时间，默认75秒

header_timeout 为可选项，表示在应答报文头部的 Keep-Alive 域设置超时时间："Keep-Alive : timeout = header_timeout"

16. 单连接请求数上限

指令格式：

keepalive_requests number;

该指令用于限制用户通过某一个连接向Nginx服务器发起请求的次数

17. 配置网络监听

指令格式：

第一种：配置监听的IP地址：listen IP[:PORT];

第二种：配置监听的端口：listen PORT;

实际举例：

listen 192.168.31.177:8080;   # 监听具体IP和具体端口上的连接
listen 192.168.31.177;   # 监听IP上所有端口上的连接
listen 8080;     # 监听具体端口上的所有IP的连接

18. 基于名称和IP的虚拟主机配置

指令格式：

server_name name1 name2 ...

name可以有多个并列名称，而且此处的name支持正则表达式书写

实际举例：

server_name ~^www\d+\.myserver\.com$

此时表示该虚拟主机可以接收类似域名 www1.myserver.com 等的请求而拒绝 www.myserver.com 的域名请求，所以说用正则表达式可以实现更精准的控制

至于基于IP的虚拟主机配置比较简单，不再太赘述：

指令格式：

server_name IP地址

19. location配置

指令格式为：

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

这里的uri分为标准uri和正则uri，两者的唯一区别是uri中是否包含正则表达式(URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。而URL是uniform resource locator，统一资源定位器，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。)

uri前面的方括号中的内容是可选项，解释如下：

"="：用于标准uri前，要求请求字符串与uri严格匹配，一旦匹配成功则停止

"~"：用于正则uri前，并且区分大小写

"~*"：用于正则uri前，但不区分大小写

"^~"：用于标准uri前，要求Nginx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

20. 请求根目录配置

指令格式：

root path;

path：Nginx接收到请求以后查找资源的根目录路径

当然，还可以通过alias指令来更改location接收到的URI请求路径，指令为：

alias path; # path为修改后的根路径

21. 设置网站的默认首页

指令格式：

index file ......

file可以包含多个用空格隔开的文件名，首先找到哪个页面，就使用哪个页面响应请求

其实Nginx的配置真的是很简单，对于新手们来说其实最大的问题就是Nginx所有的配置都是基于配置文件和各个模块语法的，这些看着给人的感觉好复杂的样子，其实理解了各个模块的意义和基本语法后就变的尤为简单了！

三、Nginx配置SSL及HTTP跳转到HTTPS

随着微信小程序和appstore对ssl安全的需求，越来越多的网站和app需要支持SSL功能，需要开启https的方式来打开网站或传输数据。

ssl证书网上可以找到收费和免费的申请，nginx配置如下：

Nginx配置SSL并把Http跳转到Https，需要修改Nginx.conf配置文件：

# Settings for a TLS enabled server.# 如果是http请求默认访问80端口，此时return强行301重定向到https://www.joyitsai.comserver {listen 80;server_name www.joyitsai.com;return 301 https://www.joyitsai.com$request_uri;# 把http重定向到https使用了nginx的重定向命令，之前老版本的nginx可能使用了以下类似的格式：# rewrite ^/(.*)$ http://www.joyitsai.com/$1 permanent;# 或者：# rewrite ^ http://www.joyitsai.com$request_uri? permanent;# 现在nginx新版本已经换了种写法，上面这些已经不再推荐。现在网上可能还有很多文章写的是第一种。# 新的写法比较推荐方式是：return 301 https://www.joyitsai.com$request_uri;
}server {listen 443;server_name www.joyitsai.com;root /data/release/weapp/uploadFiles;# 开启ssl功能ssl on;# 配置ssl证书，直接用.pem和.key文件的绝对路径ssl_certificate/data/release/nginx/1535530361992.pem;ssl_certificate_key/data/release/nginx/1535530361992.key;ssl_session_timeout 5m;ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;ssl_ciphers ECDHE - RSA - AES128 - GCM - SHA256: ECDHE: ECDH: AES: HIGH: !NULL: !aNULL: !MD5: !ADH: !RC4;ssl_prefer_server_ciphers on;location / {proxy_pass http://app_weapp;proxy_http_version 1.1;proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;proxy_set_header Connection 'upgrade';proxy_set_header Host $host;proxy_cache_bypass $http_upgrade;}location /images/ {autoindex on;}# 配置uri， ~用于正则uri前，其中.(png|jpg)为正则表达式，如果后缀是.png或.jpg的url请求，则匹配成功# root用于配置接收到请求以后查找资源的根目录路径location ~ \.(png|jpg) {root /data/release/weapp/uploadFiles;}error_page 404 /404.html;location = /40x.html {}error_page 500 502 503 504 /50x.html;location = /50x.html {}
}

作者：joyitsai
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来源：简书
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