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Nginx特点及其配置知识解答

wyy 2021年07月06日 程序员 199 0

1、基础知识

代理服务器:   

  一般是指局域网内部的机器通过代理服务器发送请求到互联网上的服务器,代理服务器一般作用在客户端。应用比如:GoAgent,FQ神器.
  一个完整的代理请求过程为:客户端首先与代理服务器创建连接,接着根据代理服务器所使用的代理协议,请求对目标服务器创建连接、或者获得目标服务器的指定资源。 Web代理(proxy)服务器是网络的中间实体。 代理位于Web客户端和Web服务器之间,扮演“中间人”的角色。HTTP的代理服务器即是Web服务器又是Web客户端。
  代理服务器是介于客户端和Web服务器之间的另一台服务器,有了它之后,浏览器不是直接到Web服务器去取回网页而是向代理服务器发出请求,信号会先送到代理服务器,由代理服务器来取回浏览器所需要的信息并传送给你的浏览器。

正向代理 :
  是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器,为了从原始服务器取得内容,客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器),然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。
反向代理服务器:
  在服务器端接受客户端的请求,然后把请求分发给具体的服务器进行处理,然后再将服务器的响应结果反馈给客户端。Nginx就是其中的一种反向代理服务器软件。
  Nginx:Nginx ("engine x") ,Nginx (“engine x”) 是俄罗斯人Igor Sysoev(塞索耶夫)编写的一款高性能的 HTTP 和反向代理服务器。也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器;也就是说,Nginx本身就可以托管网站,进行HTTP服务处理,也可以作为反向代理服务器使用。

  客户端必须设置正向代理服务器,当然前提是要知道正向代理服务器的IP地址,还有代理程序的端口。
  反向代理正好与正向代理相反,对于客户端而言代理服务器就像是原始服务器,并且客户端不需要进行任何特别的设置。客户端向反向代理的命名空间(name-space)中的内容发送普通请求,接着反向代理将判断向何处(原始服务器)转交请求,并将获得的内容返回给客户端。

2.Nginx是什么,有什么优点?为什么选择Nginx做web服务器软件?

  Nginx是一个高性能的 HTTP 和 反向代理 服务器,也是一个 IMAP/POP3/SMTP 代理服务器。因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。2011年6月1日,nginx 1.0.4发布。
优点:
  (1)更快
  这表现在两个方面:一方面,在正常情况下,单次请求会得到更快的响应;另一方面,在高峰期(如有数以万计的并发请求),Nginx可以比其他Web服务器更快地响应请求。apache是同步多进程模型,一个连接对应一个进程;nginx是异步的,多个连接(万级别)可以对应一个进程 .

  (2)高扩展性,跨平台
  Nginx的设计极具扩展性,它完全是由多个不同功能、不同层次、不同类型且耦合度极低的模块组成。因此,当对某一个模块修复Bug或进行升级时,可以专注于模块自身,无须在意其他。而且在HTTP模块中,还设计了HTTP过滤器模块:一个正常的HTTP模块在处理完请求后,会有一串HTTP过滤器模块对请求的结果进行再处理。这样,当我们开发一个新的HTTP模块时,不但可以使用诸如HTTP核心模块、events模块、log模块等不同层次或者不同类型的模块,还可以原封不动地复用大量已有的HTTP过滤器模块。这种低耦合度的优秀设计,造就了Nginx庞大的第三方模块,当然,公开的第三方模块也如官方发布的模块一样容易使用。
  Nginx的模块都是嵌入到二进制文件中执行的,无论官方发布的模块还是第三方模块都是如此。这使得第三方模块一样具备极其优秀的性能,充分利用Nginx的高并发特性,因此,许多高流量的网站都倾向于开发符合自己业务特性的定制模块。
  (3)高可靠性:用于反向代理,宕机的概率微乎其微
  高可靠性是我们选择Nginx的最基本条件,因为Nginx的可靠性是大家有目共睹的,很多家高流量网站都在核心服务器上大规模使用Nginx。Nginx的高可靠性来自于其核心框架代码的优秀设计、模块设计的简单性;另外,官方提供的常用模块都非常稳定,每个worker进程相对独立,master进程在1个worker进程出错时可以快速“拉起”新的worker子进程提供服务。

  (4)低内存消耗
  一般情况下,10 000个非活跃的HTTP Keep-Alive连接在Nginx中仅消耗2.5MB的内存,这是Nginx支持高并发连接的基础。
  (5)单机支持10万以上的并发连接
  这是一个非常重要的特性!随着互联网的迅猛发展和互联网用户数量的成倍增长,各大公司、网站都需要应付海量并发请求,一个能够在峰值期顶住10万以上并发请求的Server,无疑会得到大家的青睐。理论上,Nginx支持的并发连接上限取决于内存,10万远未封顶。当然,能够及时地处理更多的并发请求,是与业务特点紧密相关的。
  (6)热部署
  master管理进程与worker工作进程的分离设计,使得Nginx能够提供热部署功能,即可以在7×24小时不间断服务的前提下,升级Nginx的可执行文件。当然,它也支持不停止服务就更新配置项、更换日志文件等功能。
  (7)最自由的BSD许可协议
  这是Nginx可以快速发展的强大动力。BSD许可协议不只是允许用户免费使用Nginx,它还允许用户在自己的项目中直接使用或修改Nginx源码,然后发布。这吸引了无数开发者继续为Nginx贡献自己的智慧。
  以上7个特点当然不是Nginx的全部,拥有无数个官方功能模块、第三方功能模块使得Nginx能够满足绝大部分应用场景,这些功能模块间可以叠加以实现更加强大、复杂的功能,有些模块还支持Nginx与Perl、Lua等脚本语言集成工作,大大提高了开发效率。这些特点促使用户在寻找一个Web服务器时更多考虑Nginx。
选择Nginx的核心理由还是它能在支持高并发请求的同时保持高效的服务。

 3、Nginx答疑

  (1)动静态资源分离

  Nginx是一种轻量级,高性能,多进程的Web服务器,非常适合作为静态资源的服务器使用,而动态的访问操作可以使用稳定的Apache、Tomcat及IIS等来实现,这里就以Nginx作为代理服务器的同时,也使用其作为静态资源的服务器。
  静态资源通过绝对路径去访问,放在nginx服务器当中。
  动态资源通过url拼接字符串的方式去访问例如tomcat服务器

  (2)负载均衡
  举个例子来说就是在配置三台nginx服务器,当在客户端访问nginx是刷新页面会出现三个不同的页面。
  Nginx的upstream目前支持以下几种方式的分配:
    1、轮询(默认)
    每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器,如果后端服务器down掉,能自动剔除。
    2、weight
    指定轮询几率,weight和访问比率成正比,用于后端服务器性能不均的情况。
    2、ip_hash
    每个请求按访问ip的hash结果分配,这样每个访客固定访问一个后端服务器,可以解决session的问题。
    3、fair(第三方)
    按后端服务器的响应时间来分配请求,响应时间短的优先分配。
    4、url_hash(第三方)
    按访问url的hash结果来分配请求,使每个url定向到同一个后端服务器,后端服务器为缓存时比较有效。

  (3)Session问题
  当我们确定一系列负载的服务器后,那我们的WEB站点会分布到这些服务器上。这个时候如果采用Test2 每一次请求随机访问任何一台服务器上,这样导致你访问A服务器后,下一次请求又突然转到B服务器上。这个时候与A服务器建立的Session,传到B站点服务器肯定是无法正常响应的。我们看一下常用的解决方案:

  Session或凭据缓存到独立的服务器
  Session或凭据保存数据库中
  nginx ip_hash 保持同一IP的请求都是指定到固定的一台服务器

  第一种缓存的方式比较理想,缓存的效率也比较高。但是每一台请求服务器都去访问Session会话服务器,那不是加载重了这台Session服务器的负担吗?

  第二种保存到数据库中,除了要控制Session的有效期,同时加重了数据库的负担,所以最终的转变为SQL Server 负载均衡,涉及读,写,过期,同步。

  第三种通过nginx ip_hash负载保持对同一服务器的会话,这种看起来最方便,最轻量。

  (4)文件上传下载

  如果实现了负载均衡,除了Session问题,我们还会碰到文件的上传下载问题。文件不可能上传不同的服务器上,这样会导致下载不到对应文件的问题。我们看一下下面的方案

独立文件服务器 
文件压缩数据库

  两种方案都是常用的,我们来说一下文件压缩数据库,以前的方式都是将文件二进制压缩至关系型数据库,而现在NOSQL的流行,加上MongoDB处理文件又比较方便,所以文件压库又多了一种选择。毕竟文件服务器的效率和管理以及安全都不及数据库。
  (5)单点故障
  某台节点服务器挂了,但是Nginx仍然会可能选中这个出故障的机器,然后就一直连接着是因为超时时间很长,具体多长不清楚,所以为了避免一直连接着,我们需要设置超时时间。用Keepalived搭建双Nginx server集群,防止单点故障。

4、Nginx的配置及其优化

  (1)高层的配置(nginx.conf)

user www-data;  
pid /var/run/nginx.pid;  
worker_processes auto;  
worker_rlimit_nofile 100000;

  user和pid应该按默认设置 - 我们不会更改这些内容,因为更改与否没有什么不同。
  worker_processes 定义了nginx对外提供web服务时的worker进程数。最优值取决于许多因素,包括(但不限于)CPU核的数量、存储数据的硬盘数量及负载模式。不能确定的时候,将其设置为可用的CPU内核数将是一个好的开始(设置为“auto”将尝试自动检测它)。
  worker_rlimit_nofile 更改worker进程的最大打开文件数限制。如果没设置的话,这个值为操作系统的限制。设置后你的操作系统和Nginx可以处理比“ulimit -a”更多的文件,所以把这个值设高,这样nginx就不会有“too many open files”问题了。
  (2)Events模块
events模块中包含Nginx中所有处理连接的设置。

events {  
worker_connections 2048;  
multi_accept on;  
use epoll;  
}

  worker_connections 设置可由一个worker进程同时打开的最大连接数。如果设置了上面提到的worker_rlimit_nofile,我们可以将这个值设得很高。记住,最大客户数也由系统的可用socket连接数限制(~ 64K),所以设置不切实际的高没什么好处。

  multi_accept 告诉nginx收到一个新连接通知后接受尽可能多的连接。

  use 设置用于复用客户端线程的轮询方法。如果你使用Linux 2.6+,你应该使用epoll。如果你使用FreeBSD,你应该使用kqueue。(值得注意的是如果你不知道Nginx该使用哪种轮询方法的话,它会选择一个最适合你操作系统的)。
  (3)HTTP 模块
  HTTP模块控制着Nginx http处理的所有核心特性。因为这里只有很少的配置,所以我们只节选配置的一小部分。所有这些设置都应该在http模块中,甚至你不会特别的注意到这段设置。

http {  
server_tokens off;  
sendfile on;  
tcp_nopush on;  
tcp_nodelay on;  
...  
}

  server_tokens 并不会让nginx执行的速度更快,但它可以关闭在错误页面中的nginx版本数字,这样对于安全性是有好处的。

  sendfile 可以让sendfile()发挥作用。sendfile()可以在磁盘和TCP socket之间互相拷贝数据(或任意两个文件描述符)。Pre-sendfile是传送数据之前在用户空间申请数据缓冲区。之后用read()将数据从文件拷贝到这个缓冲区,write()将缓冲区数据写入网络。sendfile()是立即将数据从磁盘读到OS缓存。因为这种拷贝是在内核完成的,sendfile()要比组合read()和write()以及打开关闭丢弃缓冲更加有效(更多有关于sendfile)。
  tcp_nopush 告诉nginx在一个数据包里发送所有头文件,而不一个接一个的发送。
  tcp_nodelay 告诉nginx不要缓存数据,而是一段一段的发送--当需要及时发送数据时,就应该给应用设置这个属性,这样发送一小块数据信息时就不能立即得到返回值。

  access_log 设置nginx是否将存储访问日志。

access_log off;  
error_log /var/log/nginx/error.log crit;

  关闭这个选项可以让读取磁盘IO操作更快(aka,YOLO)

  (4)error_log 告诉nginx只能记录严重的错误:

keepalive_timeout 10;  
client_header_timeout 10;  
client_body_timeout 10;  
reset_timedout_connection on;  
send_timeout 10; 

  keepalive_timeout  给客户端分配keep-alive链接超时时间。服务器将在这个超时时间过后关闭链接。我们将它设置低些可以让ngnix持续工作的时间更长。

  client_header_timeout 和client_body_timeout 设置请求头和请求体(各自)的超时时间。我们也可以把这个设置低些。

  reset_timeout_connection 告诉nginx关闭不响应的客户端连接。这将会释放那个客户端所占有的内存空间。

  send_timeout 指定客户端的响应超时时间。这个设置不会用于整个转发器,而是在两次客户端读取操作之间。如果在这段时间内,客户端没有读取任何数据,nginx就会关闭连接。

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:5m;   
limit_conn addr 100; 

  limit_conn_zone 设置用于保存各种key(比如当前连接数)的共享内存的参数。5m就是5兆字节,这个值应该被设置的足够大以存储(32K*5)32byte状态或者(16K*5)64byte状态。

  limit_conn 为给定的key设置最大连接数。这里key是addr,我们设置的值是100,也就是说我们允许每一个IP地址最多同时打开有100个连接。

include /etc/nginx/mime.types;   
default_type text/html;   
charset UTF-8;  

  include 只是一个在当前文件中包含另一个文件内容的指令。这里我们使用它来加载稍后会用到的一系列的MIME类型。

  default_type 设置文件使用的默认的MIME-type。

  charset 设置我们的头文件中的默认的字符集:

gzip on;   
gzip_disable "msie6";   
# gzip_static on;   
gzip_proxied any;   
gzip_min_length 1000;   
gzip_comp_level 4;   
gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

  gzip 是告诉nginx采用gzip压缩的形式发送数据。这将会减少我们发送的数据量。

  gzip_disable 为指定的客户端禁用gzip功能。我们设置成IE6或者更低版本以使我们的方案能够广泛兼容。

  gzip_static 告诉nginx在压缩资源之前,先查找是否有预先gzip处理过的资源。这要求你预先压缩你的文件(在这个例子中被注释掉了),从而允许你使用最高压缩比,这样nginx就不用再压缩这些文件了(想要更详尽的gzip_static的信息,请点击这里)。

  gzip_proxied 允许或者禁止压缩基于请求和响应的响应流。我们设置为any,意味着将会压缩所有的请求。

  gzip_min_length 设置对数据启用压缩的最少字节数。如果一个请求小于1000字节,我们最好不要压缩它,因为压缩这些小的数据会降低处理此请求的所有进程的速度。

  gzip_comp_level 设置数据的压缩等级。这个等级可以是1-9之间的任意数值,9是最慢但是压缩比最大的。我们设置为4,这是一个比较折中的设置。

  gzip_type 设置需要压缩的数据格式。上面例子中已经有一些了,你也可以再添加更多的格式。

# cache informations about file descriptors, frequently accessed files   
# can boost performance, but you need to test those values   
open_file_cache max=100000 inactive=20s;   
open_file_cache_valid 30s;   
open_file_cache_min_uses 2;   
open_file_cache_errors on;   
##   
# Virtual Host Configs   
# aka our settings for specific servers   
##   
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;   
include /etc/nginx/sites-enabled/*;  

  open_file_cache 打开缓存的同时也指定了缓存最大数目,以及缓存的时间。我们可以设置一个相对高的最大时间,这样我们可以在它们不活动超过20秒后清除掉。

  open_file_cache_valid 在open_file_cache中指定检测正确信息的间隔时间。

  open_file_cache_min_uses 定义了open_file_cache中指令参数不活动时间期间里最小的文件数。

  open_file_cache_errors 指定了当搜索一个文件时是否缓存错误信息,也包括再次给配置中添加文件。我们也包括了服务器模块,这些是在不同文件中定义的。如果你的服务器模块不在这些位置,你就得修改这一行来指定正确的位置。  

5、Nginx完整配置(附)

user www-data;   
pid /var/run/nginx.pid;   
worker_processes auto;   
worker_rlimit_nofile 100000;   
events {   
worker_connections 2048;   
multi_accept on;   
use epoll;   
}   
http {   
server_tokens off;   
sendfile on;   
tcp_nopush on;   
tcp_nodelay on;   
access_log off;   
error_log /var/log/nginx/error.log crit;   
keepalive_timeout 10;   
client_header_timeout 10;   
client_body_timeout 10;   
reset_timedout_connection on;   
send_timeout 10;   
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:5m;   
limit_conn addr 100;   
include /etc/nginx/mime.types;   
default_type text/html;   
charset UTF-8;   
gzip on;   
gzip_disable "msie6";   
gzip_proxied any;   
gzip_min_length 1000;   
gzip_comp_level 6;   
gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;   
open_file_cache max=100000 inactive=20s;   
open_file_cache_valid 30s;   
open_file_cache_min_uses 2;   
open_file_cache_errors on;   
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;   
include /etc/nginx/sites-enabled/*;   
}  

  编辑完配置后,确认重启nginx使设置生效。

sudo service nginx restart

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