Nginx 核心模块与配置实践
概要：
- Nginx 简介
- Nginx 架构说明
- Nginx 基础配置与使用
1. Nginx 简介与安装
知识点：
- Nginx 简介
- Nginx 编译与安装
- Nginx 模块更新
1.1 Nginx简介
Nginx是一个高性能WEB服务器，除它之外Apache、Tomcat、Jetty、IIS，它们都是Web服务器，或者叫做WWW（World Wide Web）服务器，相应地也都具备Web服务器的基本功能。Nginx 相对基它WEB服务有什么优势呢？
Tomcat、Jetty 面向java语言，先天就是重量级的WEB服务器，其性能与Nginx没有可比性。
IIS只能在Windows操作系统上运行。Windows作为服务器在稳定性与其他一些性能上都不如类UNIX操作系统，因此，在需要高性能Web服务器的场合下IIS并不占优。
Apache的发展时期很长，而且是目前毫无争议的世界第一大Web服务器，其有许多优点，如稳定、开源、跨平台等，但它出现的时间太长了，在它兴起的年代，互联网的产业规模远远比不上今天，所以它被设计成了一个重量级的、不支持高并发的Web服务器。在Apache服务器上，如果有数以万计的并发HTTP请求同时访问，就会导致服务器上消耗大量内存，操作系统内核对成百上千的Apache进程做进程间切换也会消耗大量CPU资源，并导致HTTP请求的平均响应速度降低，这些都决定了Apache不可能成为高性能Web服务器，这也促使了Lighttpd和Nginx的出现。 下图可以看出到18 年强劲增长势头。
1.2 编译与安装
安装环境准备：
（1）linux 内核2.6及以上版本:
只有2.6之后才支持epool ，在此之前使用select或pool多路复用的IO模型，无法解决高并发压力的问题。通过命令uname -a 即可查看。
#查看 linux 内核
uname -a
（2）GCC编译器
GCC（GNU Compiler Collection）可用来编译C语言程序。Nginx不会直接提供二进制可执行程序,只能下载源码进行编译。
（3）PCRE库
PCRE（Perl Compatible Regular Expressions，Perl兼容正则表达式）是由Philip Hazel开发的函数库，目前为很多软件所使用，该库支持正则表达式。
（4）zlib库
zlib库用于对HTTP包的内容做gzip格式的压缩，如果我们在nginx.conf里配置了gzip on，并指定对于某些类型（content-type）的HTTP响应使用gzip来进行压缩以减少网络传输量。
（5）OpenSSL开发库
如果我们的服务器不只是要支持HTTP，还需要在更安全的SSL协议上传输HTTP，那么就需要拥有OpenSSL了。另外，如果我们想使用MD5、SHA1等散列函数，那么也需要安装它。 上面几个库都是Nginx 基础功能所必需的，为简单起见我们可以通过yum 命令统一安装。
#yum 安装nginx 环境
yum -y install make zlib zlib-devel gcc-c++ libtool openssl openssl-devel pcre pcre-devel
源码获取：
nginx 下载页：nginx.org/en/download… 。
# 下载nginx 最新稳定版本
wget http://nginx.org/download/nginx-1.19.1.tar.gz
#解压
tar -zxvf nginx-1.19.1.tar.gz
最简单的安装：
# 全部采用默认安装
./configure
make && make install
执行完成之后 nginx 运行文件 就会被安装在 /usr/local/nginx 下。
基于参数构建
./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-debug
控制命令：
#默认方式启动：
./sbin/nginx
#指定配置文件启动
./sbin/nginx -c /tmp/nginx.conf
#指定nginx程序目录启动
./sbin/nginx -p /usr/local/nginx/
#快速停止
./sbin/nginx -s stop
#优雅停止
./sbin/nginx -s quit
# 热装载配置文件
./sbin/nginx -s reload
# 重新打开日志文件
./sbin/nginx -s reopen
1.3 模块更新
这里以安装第三方ngx_http_google_filter_module模块为例。
Nginx的模块是需要重新编译Nginx，而不是像Apache一样配置文件引用.so
下载第三方扩展模块ngx_http_google_filter_module
# cd /data/software/
# git clone https://github.com/cuber/ngx_http_google_filter_module
查看nginx编译安装时安装了哪些模块
将命令行切换到Nginx执行程序所在的目录并输入./nginx -V，具体如下：
[root@hjh sbin]# ./nginx -V
nginx version: nginx/1.19.1
built by gcc 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-17) (GCC)
built with OpenSSL 1.0.2 22 Jan 2015
TLS SNI support enabled
configure arguments: --prefix=/usr/local/nginx-1.19.1 --with-openssl=/usr/local/src/openssl-1.0.2 --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.37 --with-zlib=/usr/local/src/zlib-1.2.8 --with-http_ssl_module
[root@hjh sbin]#
可以看出编译安装Nginx使用的参数如下：
--prefix=/usr/local/nginx-1.19.1 --with-openssl=/usr/local/src/openssl-1.0.2 --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.37 --with-zlib=/usr/local/src/zlib-1.2.8 --with-http_ssl_module
加入需要安装的模块，重新编译
这里添加 --add-module=/data/software/ngx_http_google_filter_module 具体如下：
./configure --prefix=/usr/local/nginx-1.19.1 --with-openssl=/usr/local/src/openssl-1.0.2 --with-pcre=/usr/local/src/pcre-8.37 --with-zlib=/usr/local/src/zlib-1.2.8 --with-http_ssl_module -–add-module=/data/software/ngx_http_google_filter_module
如上，将之前安装Nginx的参数全部加上，最后添加 --add-module=/data/software/ngx_http_google_filter_module 之后，我们要进行编译操作，如下：
# make //千万不要make install，不然就真的覆盖
这里，需要注意的是：不要执行make install命令。
替换nginx二进制文件
# 备份原来的nginx执行程序
# mv /usr/local/nginx-1.19.1/sbin/nginx /usr/local/nginx-1.19.1/sbin/nginx.bak
# 将新编译的nginx执行程序复制到/usr/local/nginx-1.19.1/sbin/目录下
# cp /opt/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx-1.19.1/sbin/
2. Nginx 架构说明
2.1 Nginx 架构图
2.2 架构说明
nginx启动时，会生成两种类型的进程，一个是主进程（Master），一个（windows版本的目前只有一个）和多个工作进程（Worker）。主进程并不处理网络请求，主要负责调度工作进程，也就是图示的三项：加载配置、启动工作进程及非停升级。所以，nginx启动以后，查看操作系统的进程列表，我们就能看到至少有两个nginx进程。
服务器实际处理网络请求及响应的是工作进程（worker），在类unix系统上，nginx可以配置多个worker，而每个worker进程都可以同时处理数以千计的网络请求。
模块化设计。nginx的worker，包括核心和功能性模块，核心模块负责维持一个运行循环（run-loop），执行网络请求处理的不同阶段的模块功能，如网络读写、存储读写、内容传输、外出过滤，以及将请求发往上游服务器等。而其代码的模块化设计，也使得我们可以根据需要对功能模块进行适当的选择和修改，编译成具有特定功能的服务器。
事件驱动、异步及非阻塞，可以说是nginx得以获得高并发、高性能的关键因素，同时也得益于对Linux、Solaris及类BSD等操作系统内核中事件通知及I/O性能增强功能的采用，如kqueue、epoll及event ports。
2.3 Nginx 核心模块
3. Nginx 配置与使用
知识点
- 配置文件语法格式
- 配置第一个静态WEB服务
- 配置案例
- 动静分离实现
- 防盗链
- 多域名站点
- 下载限速
- IP 黑名单
- 基于user-agent分流
- 日志配置
3.1 配置文件的语法格式
先来看一个简单的nginx 配置
worker_processes 1;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include mime.types;
default_type application/octet-stream;
sendfile on;
keepalive_timeout 65;
server {
listen 80;
server_name localhost;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
location /nginx_status {
stub_status on;
access_log off;
}
}
}
上述配置中的events、http、server、location、upstream等属于配置项块。而worker_processes 、worker_connections、include、listen 属于配置项块中的属性。 /nginx_status 属于配置块的特定参数参数。其中server块嵌套于http块，其可以直接继承访问Http块当中的参数。
| 配置块 | 名称开头用大口号包裹其对应属性 |
|---|---|
| 属性 | 基于空格切分属性名与属性值，属性值可能有多个项 都以空格进行切分 如： access_log logs/host.access.log main |
| 参数 | 其配置在 块名称与大括号间，其值如果有多个也是通过空格进行拆 |
注意 如果配置项值中包括语法符号，比如空格符，那么需要使用单引号或双引号括住配置项值，否则Nginx会报语法错误。例如：
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
3.2 配置第一个静态WEB服务
基础站点演示：
- 创建站点目录 mkdir -p /usr/www/test
- 编写静态文件
- 配置 nginx.conf
- 配置server
- 配置location
基本配置介绍说明：
（1）监听端口
语法：listen address：
默认：listen 80;
配置块：server
（2）主机名称 语法：server_name name[……];
默认：server_name "";
配置块：server
server_name后可以跟多个主机名称，如server_name www.testweb.com、download.testweb.com;。 支持通配符与正则
（3）location
语法：location[=|～|～*|^～|@]/uri/{……}
配置块：server
- =表示把URI作为字符串，以便与参数中的uri做完全匹配。
- / 基于uri目录匹配。
- ～表示正则匹配URI时是字母大小写敏感的。
- ～*表示正则匹配URI时忽略字母大小写问题。
- ^～表示正则匹配URI时只需要其前半部分与uri参数匹配即可。
动静分离演示：
- 创建静态站点
- 配置 location /static
- 配置 ~* .(gif|png|css|js)$
基于目录动静分离
server {
listen 80;
server_name *.test.com;
root /usr/www/test;
location / {
index test.html;
}
location /static {
alias /usr/www/static;
}
}
基于正则动静分离
location ~* \.(gif|jpg|png|css|js)$ {
root /usr/www/static;
}
防盗链配置演示：
# 加入至指定location 即可实现
valid_referers none blocked *.test.com;
if ($invalid_referer) {
return 403;
}
下载限速：
location /download {
limit_rate 1m;
limit_rate_after 30m;
}
创建IP黑名单
# 创建黑名单文件
echo 'deny 192.168.0.132;' >> balck.ip
#http 配置块中引入 黑名单文件
include black.ip;
3.3 日志配置
日志格式：
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log logs/access.log main;
#基于域名打印日志
access_log logs/$host.access.log main;
error日志的设置
语法：error_log /path/file level;
默认：error_log logs/error.log error;
level是日志的输出级别，取值范围是debug、info、notice、warn、error、crit、alert、emerg，
针对指定的客户端输出debug级别的日志
语法：debug_connection[IP|CIDR]
events {
debug_connection 192.168.0.147;
debug_connection 10.224.57.0/200;
}
本文完整的 nginx.conf
user root;
worker_processes 2;
worker_cpu_affinity 10 01;
worker_priority -10;
worker_rlimit_nofile 20;
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;
#pid logs/nginx.pid;
events {
worker_connections 1024;
debug_connection 192.168.0.1;
use epoll;
}
http {
include mime.types;
include black.ip;
default_type application/octet-stream;
log_format main '$host $remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log logs/access.log main;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
#keepalive_timeout 0;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
server {
listen 80;
server_name *.test.com default;
root /usr/www/test;
#access_log logs/$server_name.access.log main;
access_log logs/$host.access.log main;
location / {
index test.html;
}
location /static {
alias /usr/www/static;
}
location ~* \.(gif|jpg|png|css|js)$ {
root /usr/www/static;
valid_referers none blocked *.test.com;
if ($invalid_referer) {
return 403;
}
}
location /download {
limit_rate 1m;
limit_rate_after 30m;
}
}
server {
listen *:80;
server_name www.tl.com ;
#charset koi8-r;
#access_log logs/host.access.log main;
location ~ \.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|ico|css)$ {
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
proxy_pass http://127.0.0.1:8010;
}
location =/baidu.html {
proxy_pass http://www.baidu.com;
}
location /nginx_status {
stub_status on;
access_log off;
}
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
# proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
#
#location ~ \.php$ {
# proxy_pass http://127.0.0.1;
#}
# pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
#
#location ~ \.php$ {
# root html;
# fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
# fastcgi_index index.php;
# fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /scripts$fastcgi_script_name;
# include fastcgi_params;
#}
# deny access to .htaccess files, if Apache's document root
# concurs with nginx's one
#
#location ~ /\.ht {
# deny all;
#}
}
# another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
#
#server {
# listen 8000;
# listen somename:8080;
# server_name somename alias another.alias;
# location / {
# root html;
# index index.html index.htm;
# }
#}
# HTTPS server
#
#server {
# listen 443 ssl;
# server_name localhost;
# ssl_certificate cert.pem;
# ssl_certificate_key cert.key;
# ssl_session_cache shared:SSL:1m;
# ssl_session_timeout 5m;
# ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
# ssl_prefer_server_ciphers on;
# location / {
# root html;
# index index.html index.htm;
# }
#}
}
}
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